FC-135晶振在低功耗处理器应如何选择负载电容

  在晶振型号选型中，往往我们会非常重视客户对晶振参数的完整性描述，特别是负载电容这一项，相信很多工程师或者采购都有所体会，并且还会十分纳闷，晶振内部还有电容值吗？是的，并且这一电容值与两端的电容之间有一个非常重要的计算公式

  其中，这里的 Ci 表示振荡电路的实际负载电容（ CL晶体单元的负载电容）， Cs 则表示印制基板的导线图案和部品的寄生电容等，一般按2-3pF计算。Cg 和 Cd 是振荡电路的负载电容。这个计算公式能够帮助我们精准的计算电容值，使得各电路之间的参数得到稳定的运行。但是在一些特殊电路应用中，也并不会完全依赖计算方式。例如，日本晶振工厂EPSON爱普生有一款通用的晶振型号FC-135，在ST公司的BlueNRG-MS低功耗蓝牙网络协处理器应用中，该器件对晶振的要求如下：

  根据此要求，本着晶振负载电容越小功耗越低、越容易起振的特点，我们选择EPSON晶振的FC-135 32.768kHz 7.0PF +-20.0PPM，具体参数如下：

  假设CL=7PF，套入公式，Cg 和 Cd值相同，最后可以得出Cg和Cd的值为10PF，但按照EPSON计算的匹配结果来看

  当外接的两个电容分别是12pF时，晶振就已经不能起振了，而且最合理的匹配电容应该是15pF最合适，远远不是计算出来的10pF。所以，并不是所有的电路都可以按照公式计算出来的值进行匹配，对有些特殊芯片，特殊应用场合，仅根据计算出来的值进行产品设计，可能会带来产品不能正常工作的情况发生，给产品的可靠运行带来隐患，而客户会误认为是晶振不好，造成误诊。

  究其原因，我们分析可能是因为BlueNRG-MS是低功耗处理器，晶振接口驱动能力相对比较弱，导致当匹配的负载电容越小，晶振的驱动越低，当电容小到一定值时（本电路是12pF），就不足以驱动晶振，导致晶体震荡不起来。
  从数据我们了解到，使用FC-135 32.768kHz 7pF +-20ppm时，精度是9.7ppm，此时驱动功率0.003uW，远远小于晶体承受的最大值。此时的起振能力是2050K，远远大于5倍的等效电阻（350k）。
综上所述，对于特殊芯片电路，晶振的选型是不完全遵循常规法则的，是与晶体理论相违背的，即不能完全按照晶体负载电容越小越容易起振的理论，来选择晶振，这样会造成振荡回路饱和，从而导致启动失败。如果要使产品可靠稳定的运行，最好做晶体的匹配测试，EPSON就提供这种完全免费的增值服务，这样经过匹配测试的产品才能可靠放心的使用。