晶振接地是影响时钟稳定性与可靠性的关键细节。有时候,无源晶振即使负载电容没有接地,晶振也可以起振。这是为什么呢?今天,凯擎小妹聊一下不同晶振的类型的接地区别,以及风险。
无源晶振本身是一个二端器件,只有两个引脚,并且没有极性。所以不需要直接接地。

为什么负载电容必须接地?负载电容是否接地,直接决定了振荡回路能否形成稳定的回路参考点,从而影响晶振是否容易起振、振荡频率是否准确,以及整个振荡器是否能满足启动所需的条件(即巴克豪森条件)。如果负载电容没有正确接地,会出现起振困难、频率偏移、抖动变大等问题。
无源晶振外壳是否要接地?推荐将晶振外壳接地,以发挥屏蔽和降低EMI的效果。虽然不接地也能正常工作,但系统更容易受到干扰影响。
无源晶振为什么“不接地也能振”?无源晶振不是“不接地”,而是“靠寄生效应假接地”,让振荡回路侥幸满足振荡条件。当负载电容没有接地时,电路内部仍然存在大量寄生容量。例如:MCU/IC引脚本身;走线对地的寄生电容;晶振封装金属壳对地的分布电容;PCB环境、电磁耦合产生的杂散电容......。靠寄生电容起振的系统会出现:起振时间慢或偶尔不振;温度变化后停振;频率偏移明显......
有源晶振内部自带放大器、反馈回路和波形整形电路,是一个主动器件。如果其GND引脚不接地,内部电路无法形成完整电源回路,因此晶振不能工作,OUT引脚也不会输出任何有效时钟信号。

有源晶振对接地的质量非常敏感:如果接地阻抗过大,输出信号抖动会明显增加;如果地平面不连续或不完整,系统的电磁兼容性会变差;如果接地路径过长,输出波形可能失真或边沿变慢。