晶振的三个电容的含义
石英晶振谐振器（xtal）作为一种用途广泛的频率元器件，厂家们都在规格书列出了标称频率、频率稳定性、工作温度、负载电容（load capacitance）等基本参数，有的还提供了寄生电容（shunt capacitance）和动态电容（motional capacitance）指标。
例如，图1晶振的负载电容cl推荐值为9pf、12.5pf，动态电容c1为6.0ff，寄生电容cs为1.2pf。那么，这三个电容代表了什么？动态电容单位ff又是一个什么样的量级？
图1. 厂商提供的32.768khz晶振规格书
负载电容与寄生电容
负载电容（load capacitance）是以晶振为核心的整个振荡回路的全部有效电容的总和。这个cl值的大小决定着振荡器的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率调到标称值。
负载电容cl由厂家规格书给出，标准值有12.5 pf、16 pf、20 pf、30pf。cl容值大小和谐振频率之间的关系不是线性的。从图2 看出，cl变小时，频率偏差量变大；提高时，频率偏差减小。
图2. 晶振电路及负载电容定义
负载电容cl由cg、cd、cs组成。除了振荡电路中的两个外置电容器外，还包括晶体两个管脚之间的寄生电容（shunt capacitance），ic芯片两个引脚的寄生电容，以及来自pcb的杂散电容。在图2中，cg是晶体振荡电路输入管脚到gnd的总电容（包括外置的cg电容、微乎其微的晶振引脚两部分）；cd是晶体振荡电路输出管脚到gnd的总电容（包括外置的cd电容、微乎其微的晶振引脚两部分）；cs是总的寄生电容（shunt capacitance）。这里，寄生电容（cs）有时也称作并联电容，规格书上可以找到具体值，大小一般为0.2~8pf不等，例如图1所示的规格书中的寄生电容（shunt capacitance）为1.2pf。至于来自ic芯片引脚的ci 以及co，一般可以在芯片手册上查询到。相比cs，芯片的ci 以及co 值要小得多，完全可以忽略。接下来，我们计算外置电容cg和cd的取值大小。为了保持晶体的负载平衡，在实际应用中一般要求cg=cd，这样图3中的公式变为：cl = cg/2 + cs= cd/2 + cs。将图1中的cl、cs数据引入，可得出：cg/2 = cd/2 = cl - cs = 12.5pf - 1.2pf = 11.3pfcg = cd = 22.6pf
值得注意的是，目前很多ic芯片内部已经增加了补偿电容（internal capacitance），用户只需要按照ic芯片datasheet推荐的负载电容值选择合适的石英晶体，不需要再额外增加电容了。但是因为寄生电路的不确定性，实际设计中最好还是为cg/cd预留位置。
动态电容及单位ff
除了负载电容与寄生电容，晶振的特征参数还有容性指标——动态电容（motional capacitance），有些晶振厂家会提供这个指标，大小一般是几个ff。这里，我们需要注意ff是一个很小的电容单位：1f = 10-151f = 103mf = 106μf = 109nf = 1012pf = 1015ff1ff = 10-3pf = 10-6nf = 10-9μf = 10-15f 可见，晶振的动态电容（motional capacitance）是一个非常小的数值，对负载电容影响微乎其微，难怪大多数晶振厂家都不提供这个参数！
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