Part 01 前言

大家好，今天我們來聊聊晶振電路中一個(gè)常被忽略但又至關(guān)重要的角色一一并聯(lián)電阻RF。有的晶振電路并聯(lián)了RF，有的卻沒有，這背后到底藏著什么秘密？我們將從RF的作用、晶振的Q值、等效阻抗以及設(shè)計(jì)中的權(quán)衡入手，帶你一探究竟。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們一起來揭開晶振并聯(lián)電阻的"神秘面紗"!

Part 02 并聯(lián)電阻RF的作用：負(fù)反饋

晶振電路的核心任務(wù)是產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩頻率，而這離不開一個(gè)放大器和晶振本身的諧振特性。在典型的晶振電路中，如MCU的Xin和Xout引腳，內(nèi)部通常是一個(gè)反相器，也就是施密特反相器。但問題來了：反相器本身并不能直接驅(qū)動(dòng)晶振振蕩，因?yàn)樗墓ぷ髂Ｊ礁m合數(shù)字信號(hào)處理，而不是模擬振蕩。這時(shí)候，RF電阻就登場(chǎng)了！RF并聯(lián)在反相器的輸入Xin和輸出Xout之間，起到以下關(guān)鍵作用：

1.形成負(fù)反饋，保證線性放大

反相器本質(zhì)上是一個(gè)高增益放大器，如果沒有反饋，它會(huì)工作在飽和區(qū)，輸出要么是高電平，要么是低電平，無(wú)法提供晶振需要的模擬信號(hào)振蕩。RF通過將輸出信號(hào)反向180度反饋到輸入端，形成負(fù)反饋，讓反相器工作在高增益的線性區(qū)。

簡(jiǎn)單來說，RF電阻讓反相器從"數(shù)字硬漢"變成"模擬暖男"，為晶振提供合適的激勵(lì)信號(hào)。

2.提供偏置點(diǎn)

RF還能為反相器的輸入端提供一個(gè)直流偏置點(diǎn)，通常是VDD/2，假設(shè)電源電壓是VDD。這確保反相器工作在中間電平，便于晶振啟動(dòng)振蕩。

Part 03 為什么有的晶振并聯(lián)RF，有的沒有？

這個(gè)問題就要看具體電路設(shè)計(jì)和晶振的工作模式了。

1.需要RF的情況：Pierce振蕩器結(jié)構(gòu)

大多數(shù)MCU內(nèi)部的晶振電路采用的是Pierce振蕩器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):反相器+晶振+兩個(gè)負(fù)載電容。這種結(jié)構(gòu)需要RF來提供負(fù)反饋，確保振蕩器工作在線性區(qū)。如果沒有RF，反相器可能會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài)，晶振無(wú)法啟動(dòng)振蕩。

2.不需要RF的情況：內(nèi)部集成或不同拓?fù)?/span>

內(nèi)部集成：一些MCU或振蕩器芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了等效的RF電阻，或者通過其他電路（如電流源）實(shí)現(xiàn)偏置和反饋。這種情況下，外部就不需要再并聯(lián)RF。

不同振蕩拓?fù)洌喝绻褂玫氖荂olpitts振蕩器或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可能不需要RF，因?yàn)檫@些電路通過電容分壓或其他方式實(shí)現(xiàn)反饋。

有源晶振：如果使用的是有源晶振,內(nèi)部已包含振蕩電路，只需要供電和輸出信號(hào)，外部電路不需要額外的RF。

Part 04 選擇RF的注意事項(xiàng)

RF阻值選擇要考慮穩(wěn)定性和啟動(dòng)時(shí)間，RF過小，比如100kΩ，可能會(huì)降低Q值，增加損耗，甚至影響頻率穩(wěn)定性。RF過大，比如20MΩ，雖然對(duì)Q值影響小，會(huì)導(dǎo)致晶振振蕩啟動(dòng)較慢。