一、時鐘時鐘是提供所有信號的基礎，它的重要性就不做過多強調了。時鐘的使用一般有三種方式，一種是主時鐘，一種是實時時鐘，另一種是特

一、時鐘

時鐘是提供所有信號的基礎，它的重要性就不做過多強調了。

時鐘的使用一般有三種方式，一種是主時鐘，一種是實時時鐘，另一種是特殊功能時鐘。

提供時鐘的常用分立器件一般有兩種：1、晶體。2、晶振。我們先來說一下晶體。

二、晶體的工作原理

Inv：內部的反向器，作為放大器來工作。

Q：石英晶體或者陶瓷諧振器。

RF：內部反饋電阻（有的器件也需要放置在外部）。

反饋電阻：幫助起振的，一般使用是1M或者10M，具體看CPU手冊都會介紹的，或者干脆就集成了，但是我們如果不能確定他是否一定集成了，一定要在外面做一下預留。

RExt：外部電阻，用于限制反向器的輸出電流。

CL1 和CL2：兩個外部負載電容。

Cs：MCU 引腳（ OSC_IN 和OSC_OUT）間和PCB 線路上的雜散電容，它

是一個并聯電容

三、晶體的選型：

1、 時鐘頻率和精度

這個參數一般按照主動器件進行選擇就可以。晶體的時鐘范圍一般在100M以內，多見的就是4M，8M，12M等，實時時鐘是32K。

精度，就是是否可以滿足對時鐘的需求，時鐘變化，所有的都要跟著變化。

查看STM32的時鐘數說明。20頁。也看下AVR 38頁

2、 封裝

晶體封裝都屬于標準封裝，有兩個管腳的，有四個管腳的。四個管腳的其中兩個管腳是NC的。晶體也沒有方向的。一般封裝越小失效率越高，一般超過3225封裝以上的都沒啥問題，不過這個還是粗略沒有經過過多考證的經驗，具體根據自己需要進行選擇（如果板面積允許，價格合適建議選擇大封裝）。

3、 負載電容

負載電容影響晶體的靈敏度和頻率等參數，還是非常重要的。CS=5-10pF

計算公式幫助理解負載電容的計算與什么有關，我們選擇還是要綜合考慮CPU和晶體本身狀態，用實際測試波形的方法，將他們調試好。

4、 ESR

ESR如果值比較大會導致晶振無法起振，ESR一般都是越小越好，但是越小也面臨著價格越貴。因此應該根據實際情況進行選擇。

5、增益裕量

增益裕量是一個關鍵參數，它決定著振蕩器是否能夠起振。它的表達式是：

● gm 是反向器的跨導（在高頻模塊中的單位是mA/V ，在32KHz 低頻模塊中

的單位是μA/V）

● gmcrit（gm 的臨界值），取決于晶體的參數。假設CL1 = CL2，并且晶體上的

負載電容與制造商的給定值完全一樣，則gmcrit 可用下式來表示：

增益裕量大于5，一般才可以起振。

如果出現不能起振的現象，就要更換晶振，選取一個更低ESR或者負載電容的晶體試一下。

5、 驅動功率

驅動功率就是指晶體內消耗的功率。它必須被限制在一定范圍內， 否則晶體

會因過度的機械振動而損壞。最大驅動功率由晶體制造商指定。

超過指定的驅動功率，可能會導致晶體損壞。

如果電流驅動過大，還是需要加入REXT的，串入電阻，分走一部分能量，就會有效的保護晶體，同時還要注意，如果太大，相當于晶體的ESR變大了ESR+REXT，會導致增益裕量變小，無法起振的現象，因此要進行綜合考慮

6、 啟動時間

晶體的啟動時間，與材料，頻率，負載電容。ESR都有關系，大家可以根據實際情況進行分析，一般很少要求啟動時間。

一個MHz 級的晶體，啟動時間一般是ms 級。

32kHz 晶體的啟動時間一般在1-5s 范圍內。

7、 溫度特性

注：由于探頭上一般存在10～20pF的電容，所以觀測時，適當減小在OSCO管腳的電容可以獲得更接近實際的振蕩波形。工作良好的振蕩波形應該是一個漂亮的正弦波，峰峰值應該大于電源電壓的70%。若峰峰值小于70%，可適當減小OSCI及OSCO管腳上的外接負載電容。反之，若峰峰值接近電源電壓且振蕩波形發生畸變，則可適當增加負載電容

四、晶體選型

1、選擇晶體首先要根據需要，選擇合適的頻率、精度、封裝。

2、粗略計算一下增益裕量，是否能夠滿足起振

3、看一下功率是否會超標，如果超標要加入REXT電阻，而且要重新計算增益裕量

五、晶體PCB的設計

1、走線盡量短

2、有的人晶體下層挖空，這個我沒去驗證，我一般就是晶體本層下方挖空，下層鋪地，相臨層不走線。

3、不同的方法，如下圖

我一般就是按照前兩條進行設計，不做分地，和包地。只要保持和時鐘線的距離就可以。上面這種方式我也試過，不過在做EMC實驗中，也沒有感覺到優化，后來放棄了。大家如果有碰到EMC時鐘問題，如果解決不了，可以試試這種PCB的設計方案。

六、常用的電阻廠家

EPSON、NDK