32768晶振要求配15pF电容吗？

　　这是某电力产品的一个真实案例：一批电计量产品存在仓库没上线，刚好南方天湿气重PCB上凝露，出现大量32768停振情况。所以今天我们要跟大家分享的就是32768晶振，后面我们还会提到几个相关的案例和注意事项。
　　一张图看尽石英晶振家族
　　
　　图片中已经对Tuning Fork（音叉）圈出来了！这就是今天要说的32768晶振的本质。压电效应、谐振、泛音这些基础性的名词此处不再赘述，不会的可以自行问度娘。
　　
　　音叉不仅仅是个学名，而是真实的存在的结构（图中叉形部分就是切割好的石英）。
　　看完这个结构，后面讲到一个案例（生产中32768大量损坏）时就容易理解了。

　　32768晶振要求配15pF电容吗？
　　认真的说，这是一个经常出现的设计误区，包括网上很多关于32768晶振的问答。
　　我读书时（忽略我的年纪）也确实这样做的：去电子市场买来32768晶振，参照别人的原理图配上15pF，22pf的电容就直接用。现在来看，这只是入门级的经验值而已。
　　比如，同样是日本KDS品牌的2*6封装的32768晶振，就有两种负载电容：
　　DT-26 32.768kHz 6PF 10PPM
　　DT-26 32.768kHz 12.5PF 10PPM
　　负载电容（英文符号CL或者CLoad）是2部分构成的：一部分是焊接的物料/实际电容，另一部分是PCB走线、焊盘引起的寄生电容/杂散电容Cstray （一般2-5pF）。
　　至此，已经解决了一部分人的疑惑：哦，原来晶振datasheet中的负载电容参数，并不是我要贴的电容值。
　　计算公式和图示如下：
　　
　　你也许会有疑问：我用的MCU原厂提供的参考设计，根本就没有图中的RD和RF。
　　是的！没错！RD在目前流行的MCU中很少见。RF有少部分MCU或者IC还在用。
　　振荡波形发生畸变、削峰时，可使用RD（几十K到几百K）。
　　RF常见采用1M欧姆，一般参照IC的datasheet，跟IC设计/内部驱动有关。
　　问题来了：我见过有的单片机接了32768晶振，但是没接负载电容的，是有这种情况吗？
　　答案是肯定的，因为有的IC可以配置选用内部的负载电容，比如Ti的MSP430x2xxx系列，内部配备了1pF，6pF，10pF，12.5pF四档负载电容可选。

　　32768晶振误差有多大？
　　晶振的误差用PPM（百万分之一）来表示，误差由三部分构成：出厂误差，温度漂移，以及年老化率。
　　出厂误差：一般是出厂前筛选控制一个范围出来，比如±10PPM；
　　温度漂移：如图，32768晶振有个典型的温度曲线；
　　
　　年老化率：这个是很容易被忽视的参数，但是关系到产品使用的寿命，比如RF通信中如果使用劣质晶振、随时间漂移较大，几年后可能就通信不上了（特别是窄带通信）。
　　这里也提到另外一个问题，就是前面图中负载电容部分使用的2个电容CD和CG，通过微调这2个电容，可以微调晶振的频率。在要求高的设计中，一般建议采用性能最稳定C0G （EIA标准，美国电工协会）或者NP0（美国军用标准MIL）材质

　　32768晶振误差怎样补偿？
　　对时钟要求不高的普通的消费电子应用，32768晶振其实不用补偿。有个例外，随着智能手机的普及，BLE现已经广泛的应用于消费电子，但是它的32768晶振部分还是要好好设计和控制的（后面会提到）。
　　
　　从图片的几个典型值来看，30个PPM每天漂不到3秒钟嘛，有必要补偿吗？
　　做国网电表的朋友肯定不会这样想，因为标准要求时钟误差小于每天0.5秒。这其实是一个头疼事，因为这就要求出厂误差加温漂控制到小于5PPM。解决方案有两个：
　　一、SoC方案，要求主控MCU配备支持误差修正的RTC模块以及温度采集。TI的msp430系列，部分型号带有RTC模块，支持写入校准值和温度补偿值。钜泉计量MCU，HT6xxx中也配备了带补偿的RTC模块，如图介绍。
　　
　　二、使用外部已经做了温度修正的晶振模块，eg. ST的M41TC8025，EPSON的RX-8025T等等。