在学习关于很多MCU晶振频率为什么要做成32.768kHz时，提到了三点式电容振荡电路，对其进行简要的学习。

1、引子：

振荡电路用于实时时钟RTC，对于这种振荡电路只能用32.768KHZ 的晶体，晶体被连接在OSC3 与OSC4 之间而且为了获得稳定的频率必须外加

两个带外部电阻的电容以构成振荡电路。

32.768KHZ的时钟晶振 产生的振荡信号经过石英钟内部分频器进行15次分频后得到1HZ的秒信号，即秒针每秒钟走一下，石英钟内部分频器只能进行15次分频，要是换成别的频率的晶振，15次分频后就不是1HZ的秒信号，时钟就不准了。32.768K=32768=2的15次方，数据转换比较方便、精确。

绝大多数的 MCU 爱好者对 MCU 晶体两边要接一个22pF附近的电容不理解，因为这个电容有些时候是可以不要的。参考很多书籍，讲解的很少，往往提到最多的是起稳定作用，负载电容之类的话，都不是很深入理论的分析。 问题是很多爱好者不去关心这两个电容，他们认为按参考设计做就行了，本人也是如此，直 到有一次一个手机项目就因为这个电容出了问题，损失了几百万之后，才开始真正的考虑这个电容的作用。 其实 MCU 的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”，请参考图片。

晶体，相当于三点式里面的电感，C1 和 C2 就是电容，5404 和 R1 实现一个NPN的三极管，大家可以对照下面的三点式电容振荡电路。更为直观。

2、三点式电容振荡电路介绍：

电容三点式振荡器也称考毕兹（Colpitts，也叫科耳皮兹）振荡器，是三极管自激LC振荡器的一种，因振荡回路中两个串联电容的三个端

分别与三极管的三个极相接而得名，适合于高频振荡输出的电路形式之一。电容三点式振荡电路有多种具体形式，其最核心也是最基本的原理都是一样的，如上图所示。

从上图可以看出，电容三点式LC正弦波振荡电路的重要特性是：与三极管发射极相连的两个电抗元件为相同性质的电抗元件，而与三极管集电极（或基极）相连接的电抗元件是相反性质的。如果合理设置电路参数使其满足起振条件，则电路将开始振荡，如果忽略分布电容、三极管参数等因素，此电路的振荡频率f0如下式：

之所有是约等于，是因为忽略了三极管的寄生极间电容，后面会提到，此电路的LC谐振回路中的电容C1与C2是串联的，如下图所示：

如下图所示为基本的电容三点式振荡电路：

上图中的电容C1、C2与电感L组成谐振回路，作为三极管放大器的负载，电容C3与C4作为耦合电容，其直流通路如下：

其实就是带基极偏压的共发射极放大电路。对于一个具体的振荡电路，振幅的增大主要依赖于三极管的集电极静态电流，此值如果设置太大，则三极管容易进入饱和导致振荡波形失真，甚至振荡电路停振，一般取值范围为1mA～4mA

其交流通路如下图所示：

从图上可以看出，基极输入（假设有输入）经过三极管放大后的输出电压uo，再经过电容C2与C1分压后施加在三极管的BE结之间形成正反馈，因此其反馈系数如下式：

3、电路搭建：

1）确定工作电压：12V

2）确定三极管：2N2222A

3）确定振荡频率：12MHz

4）确定三极管的静态工作点

由图分析，基极输入经过三极管后，放大输出电压Uo,再经过C1,C2分压经过三极管的BE结，从而形成正反馈，其反馈系数如下公式：

F = C1/(C1+C2)

由振荡起振条件：AF > 1, F取值应为0.1~0.5;取F = 0.4 ,C1 = 50pF,由此可得C2 = 150pF。Multisim仿真验证如下图3所示

谐波失真有6.13%，不符合预期，实际振荡频率是11.66MHz，频率相对准确度：（12-11.66）/12 = 2.8333%，故不满足频率稳定度,需要改进。

分析原因：三极管存在极间电容Cbc和Cbe？？？

改进措施：调整C4电容为117pF时，即150pf 78% ,振荡频率为11.995Mhz,满足精度要求。

减小误差有以下措施：

在保证反馈系数F的情况下，减小C1的值，以减小极间电容Cbe影响。

改变如下：克拉波振荡电路：在回路中加一个小电容C2 = 100pF 50.3% 与电感串联，可隔直通交。0.004/12=3.33*10^(-4) 满足频率稳定度要求。

4、小结

通过学习三点式电容振荡电路加深了对于MCU外置晶振的理解。

参考：

1、

https://www.cnblogs.com/sunshine-jackie/p/8182296.html

2、

https://blog.csdn.net/xp2108/article/details/124534843