FC-135晶振在低功耗處理器應如何選擇負載電容

  在晶振型號選型中，往往我們會非常重視客戶對晶振參數的完整性描述，特別是負載電容這一項，相信很多工程師或者采購都有所體會，并且還會十分納悶，晶振內部還有電容值嗎？是的，并且這一電容值與兩端的電容之間有一個非常重要的計算公式

  其中，這里的 Ci 表示振蕩電路的實際負載電容（ CL晶體單元的負載電容）， Cs 則表示印制基板的導線圖案和部品的寄生電容等，一般按2-3pF計算。Cg 和 Cd 是振蕩電路的負載電容。這個計算公式能夠幫助我們精準的計算電容值，使得各電路之間的參數得到穩定的運行。但是在一些特殊電路應用中，也并不會完全依賴計算方式。例如，日本晶振工廠EPSON愛普生有一款通用的晶振型號FC-135，在ST公司的BlueNRG-MS低功耗藍牙網絡協處理器應用中，該器件對晶振的要求如下：

  根據此要求，本著晶振負載電容越小功耗越低、越容易起振的特點，我們選擇EPSON晶振的FC-135 32.768kHz 7.0PF +-20.0PPM，具體參數如下：

  假設CL=7PF，套入公式，Cg 和 Cd值相同，最后可以得出Cg和Cd的值為10PF，但按照EPSON計算的匹配結果來看

  當外接的兩個電容分別是12pF時，晶振就已經不能起振了，而且最合理的匹配電容應該是15pF最合適，遠遠不是計算出來的10pF。所以，并不是所有的電路都可以按照公式計算出來的值進行匹配，對有些特殊芯片，特殊應用場合，僅根據計算出來的值進行產品設計，可能會帶來產品不能正常工作的情況發生，給產品的可靠運行帶來隱患，而客戶會誤認為是晶振不好，造成誤診。

  究其原因，我們分析可能是因為BlueNRG-MS是低功耗處理器，晶振接口驅動能力相對比較弱，導致當匹配的負載電容越小，晶振的驅動越低，當電容小到一定值時（本電路是12pF），就不足以驅動晶振，導致晶體震蕩不起來。
  從數據我們了解到，使用FC-135 32.768kHz 7pF +-20ppm時，精度是9.7ppm，此時驅動功率0.003uW，遠遠小于晶體承受的最大值。此時的起振能力是2050K，遠遠大于5倍的等效電阻（350k）。
綜上所述，對于特殊芯片電路，晶振的選型是不完全遵循常規法則的，是與晶體理論相違背的，即不能完全按照晶體負載電容越小越容易起振的理論，來選擇晶振，這樣會造成振蕩回路飽和，從而導致啟動失敗。如果要使產品可靠穩定的運行，最好做晶體的匹配測試，EPSON就提供這種完全免費的增值服務，這樣經過匹配測試的產品才能可靠放心的使用。