晶振电路电容选取的计算方法

在电路图的设计过程中我们经常会遇到一个非常常见与实际的问题，那就是MCU的心脏——晶振，它所匹配的电容该选多大呢？前辈们给我们的经验是22pf或者是6.8pf，那为什么选这样的值呢？让我们来看看吧。
这里涉及到晶振的一个非常重要的参数，即负载电容CL（Load capacitance），它是电路中跨接晶体两端的总的“有效”电容（不是晶振外接的匹配电容），主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。
负载电容的公式如下所示：

CS ：为晶体两个管脚间的寄生电容（Shunt Capacitance），它与晶振外接的匹配电容（也就是我们要确定大小的电容CL1、CL）是并联的。
CD：表示晶体振荡电路输出管脚到地的总电容，包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CO、外加匹配电容CL2，即CD=CPCB+CO+CL2（CG、CD， ）。
CG ：表示晶体振荡电路输入管脚到地的总电容，包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CI、外加匹配电容CL1，即CG=CPCB+CI+CL1（一般我们将CL1、CL2选为一样的值，因此CG、CD一般相同）。它们与晶振是串联的。
一般CS 为1pF左右，CI与CO一般为几个皮法，CPCB=5pF，具体可参考芯片或晶振的数据手册。如下

上图是TI公司MSP430单片机的芯片管脚寄生电容为2pf。CPCB=5pF

不同公司生产的同一标称频率的晶振，所需要的负载电容CL（Load capacitance）可能不同。我们以EPSON(爱普生) 的常用的32768HZ的晶振为例型号： Q13FC1350000400

我们以负载电容最高为12.5pf计算：CS 为1.5pF左右，CI与CO为5pf，CPCB=5pF
可以得出CL1为22pf.
再以7pf计算CS 为1pF左右，CI与CO为2pf，CPCB=4pF
可以得出CL1为6.8pf.左右
注意：CPCB，CS 在不同的芯片，不同的PCB布局当中是不同的，因此在计算当中我做了修改，在实际的运用当中，我们贴片式晶振中电容一般选22pf或6.8pf即可，（直插式晶振一般取30pF，22pf，晶振的频率取值在1.2MHz～12MHz之间也可以查看厂家的推荐电容值）。