与晶振并联的1M电阻有什么用？为什么有的有用，有的没用？如何选择？

硬件攻城狮2022-02-22 14:15

以下文章来源于玩单片机和嵌入式，济南行远智能科技有限公司

玩单片机和嵌入式.

专注于单片机、嵌入式、学习材料、最新设计、案例等。以单片机为起点，带您玩单片机和嵌入式设计。关注微信官方账号回复1024，免费获得更多参考设计 学习资料。

在实际的产品设计中，对于晶体振动部分的电路，您会发现以下两种电路，图1中没有1M电阻；在图2电路中，晶振并联1M的电阻。

您可以对晶振电路产生以下问题：

• 1M电阻的具体作用是什么？

• 为什么有时有，有时没有？

• 为什么电阻值为1？M，而不是其他阻值？

带着这些问题，本文深入解释了晶振电路中电阻的作用。

一、皮尔斯振荡器（Pierce oscillator）

普通石英晶体振动的正常振动原理是：皮尔斯振荡器电路由芯片内外晶体振动和匹配电容组成，如下图3所示。

图3

皮尔斯振荡器广泛应用于几乎所有数字，因为它的组成电路相对简单（一个反相器、一个电阻、晶体振荡器和两个电容器），工作相对稳定IC时钟电路。

关于皮尔斯振荡器电路的详细工作原理，读者朋友们可以自行搜索相关内容，也可关注本公众号，在公众号内回复【晶振电路】下载与皮尔斯振荡器和晶振电路参数计算相关的文档资料。

本文介绍了电路稳定工作的两个条件：

• 在所需的振荡频率下，环路增益的乘积必须等于或大于1。

• 环路周围的相移必须为零或零 2π(360°) 任何整数倍。

如下图4所示；

图 4

如果 U1 提供 -180° 如果相移，其他外部组件需要额外的 -180° 为了满足标准，相移将自动调整为周围环路的准确性 360°，保持振荡。

如果 U1 提供 -185° 在正常工作设计中自动提供相移 -175° 相移。

二、反馈电阻Rf作用

Rf是反馈电阻，它使反相器U在线放大区工作。

图5

反馈电阻连接在 U1的Vin 和 Vout 为了将放大器偏置在两者之间 Vout = Vin 并迫使其在线区域，即图5中的阴影区域。

事实上，反相器电路中的许多电路可以在没有这种电阻的情况下振动，因为一般电路都有扰动信号，但由于扰动信号强度不够，一些反相门电路无法在没有这种电阻的情况下振动。

振荡电路阻抗在低温环境下也会发生变化。当阻抗增加到一定程度时，晶体振动会发生振动困难或不起振现象。

如果您的产品在低温或低温下没有振动，MCU运行异常（部分芯片外部振荡电路可自动切换为内部晶体振荡）。此时，我们需要检查Rf这个电阻正确吗？电阻值合理吗？应该连接吗？Rf实际上没有接吗？

三：Rf的取值

Rf电阻的电阻选择满足以下要求：

图6

四：Rf的有无？

如今，许多芯片的反馈电阻Rf已集成到芯片内部，如STM32晶振电路框图如下图7所示

图7

如果查询芯片手册不知道内部是否集成Rf，测量方法如下：

• 外部元件未连接（C1、C2 和 X1)测量反相器的输入输出电压：

• 如果反馈电阻集成在芯片内，则测量的输入和输出引脚的电压将在 Vcc/2 左右；

• 如果芯片内部没有集成反馈电阻，相器将被锁定，输入和输出将处于逻辑1或逻辑0状态；图5中的非阴影区域。

• 与晶振并联的1M电阻有什么用？为什么有的有用，有的没用？如何选择？