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前段時間，有小伙伴多次提到晶體匹配電容的相關(guān)問題。看來大家對這方面疑惑比較大，今天就和大家聊聊這塊內(nèi)容。
1、一道面試題
照例，先拋出來一道面試題：“晶體在使用過程中需要注意哪些點？”。
這個問題是個開放性問題，只說了晶體的使用過程，但沒有特別明確是哪個環(huán)節(jié)，那可以切入的點就比較多，非?？简灡幻嬖囌叩挠布竟?。
2、晶體與晶振區(qū)別
要回答上面的問題，首先得搞清楚面試官問的對象是啥。如下面截圖，小伙伴問：為什么晶振的兩個引腳波形會不一樣？并放了兩個波形。這說明這位小伙伴對晶體晶振分不清楚。
面試官問的是晶體，如果你對晶振一通解釋，結(jié)果可想而知：回答的越多，暴露的弱點越多。
其實，晶體與晶振的區(qū)別非常明顯。
①晶體，一般指無源晶體，英文：Crystal，需要接兩顆匹配電容才可起振，無需額外供電源；晶體的另外兩個引腳是GND；
②晶振，一般指有源晶振，英文：Oscillctor，直接供電就會有時鐘信號輸出，無需專門的匹配電容。晶振只有一個輸出端口OUT，另外三個引腳一般是VDD/OE/GND。
如上圖所示，晶體和晶振的引腳定義與分布也有非常明顯的區(qū)別。所以，上面小伙伴講晶振的兩個引腳輸出波形不一樣，是不對的。這個應(yīng)該是無源晶體。
3、晶體的工作原理
上一小節(jié)明確了晶體與晶振的區(qū)別?，F(xiàn)在說說晶體的工作原理。
你可能以為我要講皮爾斯電路、反饋、閉環(huán)增益、限流電阻等等這些百度上一搜一堆的知識點。其實，這些內(nèi)容網(wǎng)上都有標準的解釋，我再轉(zhuǎn)述一遍沒什么意思，也不符合我的調(diào)性。再者，純理論的東西，我不確定對屏幕前的你是否有實際幫助。
所以，我覺得把這“晶體的工作原理”當(dāng)做課后作業(yè)，留給小伙伴自行檢索學(xué)習(xí)。我們來聊聊更實用的東西。
4、晶體的關(guān)鍵參數(shù)
要了解晶體實用過程中的注意事項，肯定是繞不過晶體的關(guān)鍵參數(shù)。不曉得屏幕前面的你，是否真正研讀過晶體的Datasheet。下面是TXC某晶體的規(guī)格書截圖。
來來來，咱們一起捋一捋。
①Frequency Range：頻率范圍，就是晶體的工作頻率。
②Frequency Tolerance(at 25℃)：環(huán)溫25度時的頻率容差，其實就是頻偏范圍，單位一般是ppm；
③Frequency Stability Over Temperature：頻率溫度穩(wěn)定性，指的是晶振的輸出頻率隨溫度變化的偏移量；
④Operating Temperature Range：工作溫度范圍；
⑤Shunt Capacitance(C0)：靜態(tài)電容；
⑥D(zhuǎn)rive Level：激勵功率；
⑦Load Capacitance：負載電容；
⑧Aging(at 25℃)：老化率，隨著使用年限增加，頻率偏移量也隨之增加；
⑨Storage Temperature Range：存儲溫度范圍；
⑩ESR：等效電阻，也是諧振頻率處的電阻；
上面規(guī)格書給出了該晶體的10個參數(shù)，不曉得你對這10個參數(shù)有沒有疑問。
我先拋磚引玉提幾個問題：
Q1：為什么上面規(guī)格書給的是頻率范圍，晶體工作頻率不應(yīng)該是具體的頻率么？
A1：因為這是一個系列的規(guī)格書簡介，所以頻率給的是整個系列的工作范圍。如涉及具體某一顆晶體，這里第一個參數(shù)應(yīng)該是Nominal Frequency；
Q2：Frequency Tolerance 頻偏是如何計算出來的？
A2：好問題！頻偏實際是一個比值，是相對標稱頻率的偏差量與標稱頻率的比值，單位ppm；
Q3：Load Capacitance負載電容CL干什么使的？
A3：負載電容是并聯(lián)在晶體引腳兩端的外部電路的等效電容總和。這個負載電容用于計算晶體需要端接的匹配電容。只有匹配電容合適，才能保證晶體的振蕩頻率在標稱頻率附近的誤差范圍內(nèi)。如果實際的負載電容CL不符合晶體要求，那很可能會導(dǎo)致頻偏嚴重或者不起振。
……
這里面隱藏的知識點還有很多。你肯定還有其他問題，歡迎在留言區(qū)寫出你的疑問。
怎么樣？一個簡短的問題，給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里，能否晉升到陸地神仙境，一劍開天門，就看你的造化了！
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