STM32/F103振荡电路设计：晶振外匹配电容计算与注意事项

本文档详细探讨了晶振外匹配电容的计算方法以及晶振振荡电路的设计要点，针对硬件工程师特别是那些在STM32F103XX、WiFi模块（如AP6212和AP6XXX）以及USB HUB（如FE1.1S和GL850G）等设备的电路设计中常见的需求。设计师们常常需要确保外部晶振能够提供稳定的时钟信号，这就涉及到对晶振负载电容的理解和精确计算。 首先，晶体元件的负载电容是由多个因素组成的，包括晶体两个管脚之间的寄生电容（CS，通常在0.2pF到8pF范围内），主芯片管脚芯到GND的寄生电容（Ci），以及PCB走线到GND的寄生电容（CPCB）。CG和CD分别代表晶体振荡电路输入管脚到GND的总电容，它们由上述各部分之和构成，如图1所示。 负载电容（load capacitance）与石英谐振器一起决定了振荡器的工作频率。在实际应用中，外接电容的目的是使晶振两端的等效电容接近或等于负载电容，以确保工作频率达到标称值。标准负载电容值可能为12.5pF、16pF、20pF、30pF等，但值得注意的是，负载电容与谐振频率的关系并非线性，这意味着随着负载电容的减小，频率变化会更加显著。 设计者需要考虑晶振振荡电路的稳定性，这包括但不限于选择合适的晶振频率、确定正确的负载电容，以及优化PCB布局以减少寄生电容的影响。此外，对于高精度应用，还需考虑IC输入端的对地电容，以保证最小化频率偏差。在整个设计过程中，作者建议在实践中不断测试和调整，以确保电路性能符合预期。 文章最后提供了作者桑尼奇科技孙生的联系方式，以便读者在遇到问题时寻求帮助。这篇内容是基于多年工作经验的积累，对于硬件工程师在实际工作中解决晶振外匹配电容问题具有很高的实用价值。