无源晶振电路中并联电阻的作用

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作者:明解嵌入式

一般来说，单片机的时钟电路是使用外部的无源晶振和负载电容组合实现连接到单片机的Xin和Xout引脚上，无源晶振自身无法振荡，因此需要匹配外部谐振电路才可以输出振动信号。

但是在实际电路设计中，也会在晶振两端并联一个电阻。这个电阻叫做反馈电阻。

那么并联的这个反馈电阻有什么作用呢？

首先来看下时钟电路的基本原理。一般来说，时钟电路又称作皮尔斯振荡器电路，因为它电路简单，工作有效而稳定，优于其它型态的石英晶体振荡电路。皮尔斯振荡器所需零件很少: 一个反相器、一个电阻、一个石英晶体、两个小电容。

对于单片机来说，芯片内部一般都包含了反相器，有的也在内部并联了反馈电阻，这个需要查阅具体的芯片手册，如果没有，可以考虑在芯片外部晶振两端并联反馈电阻。

1、增加稳定性，更容易起振

单片机内部的反相器是一个施密特反相器，反相器是不能驱动晶振振荡的。因此，在反相器的两端并联一个电阻，电阻完成输出信号反向180度反馈到输入端进行负反馈，构成负反馈放大电路，实现信号反向，并且并联电阻降低谐振阻抗，使谐振器易启动。

同时增加了负反馈电阻，也增加了稳定性，也就是说即使温度变化，加电阻可减少振荡器的频率偏移，如果没有加反馈电阻，晶振电路也可能会起振，但存在不起振或者停振的隐患。

2、使反相器工作在线性区

该电阻令反相器工作在线性区域而成为高增益的反相放大器，并确保振荡的发生。假设此反相器为理想反相器，输入阻抗无限大、输出阻抗为0，则并联的电阻将令输入电压与输出电压相等，因而使反相器内的晶体管不会工作在完全导通或完全截止的状态，而是工作在具有增益的中间过渡区域。完全导通或完全截止这两种状态工作在在饱和区，是没有增益的，而没有增益是无法振荡的。反相器线性区即下图中阴影区域内，保证反相器输入端的工作点电压在VDD/2，这样在振荡信号反馈在输入端时，能保证反相器工作在适当的工作区。