芯耀
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Part 01、前言
大家好，今天我們來聊聊晶振電路中一個常被忽略但又至關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、等效阻抗以及設計中的權衡入手，帶你一探究竟。準備好了嗎？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：負反饋
晶振電路的核心任務是產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩頻率，而這離不開一個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)動晶振振蕩，因為它的工作模式更適合數(shù)字信號處理，而不是模擬振蕩。這時候，RF電阻就登場了！RF并聯(lián)在反相器的輸入Xin和輸出Xout之間，起到以下關鍵作用：
1.形成負反饋，保證線性放大
反相器本質(zhì)上是一個高增益放大器，如果沒有反饋，它會工作在飽和區(qū)，輸出要么是高電平，要么是低電平，無法提供晶振需要的模擬信號振蕩。RF通過將輸出信號反向180度反饋到輸入端，形成負反饋，讓反相器工作在高增益的線性區(qū)。
簡單來說，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信號。
2.提供偏置點
RF還能為反相器的輸入端提供一個直流偏置點，通常是VDD/2，假設電源電壓是VDD。這確保反相器工作在中間電平，便于晶振啟動振蕩。
Part 03、為什么有的晶振并聯(lián)RF，有的沒有？
這個問題就要看具體電路設計和晶振的工作模式了。
1.需要RF的情況：Pierce振蕩器結構
大多數(shù)MCU內(nèi)部的晶振電路采用的是Pierce振蕩器拓撲結構:反相器+晶振+兩個負載電容。這種結構需要RF來提供負反饋，確保振蕩器工作在線性區(qū)。如果沒有RF，反相器可能會進入飽和狀態(tài)，晶振無法啟動振蕩。
2.不需要RF的情況：內(nèi)部集成或不同拓撲
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。
不同振蕩拓撲：如果使用的是Colpitts振蕩器或其他拓撲結構，可能不需要RF，因為這些電路通過電容分壓或其他方式實現(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，外部電路不需要額外的RF。
Part 04、選擇RF的注意事項
RF阻值選擇要考慮穩(wěn)定性和啟動時間，RF過小，比如100kΩ，可能會降低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Q值影響小，會導致晶振振蕩啟動較慢。
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