ST处理器的RTC时钟所使用的32.768KHz晶振的选型

当利用ST处理器做产品开发时，如果有使用其中的RTC功能，而且使用外部32.768KHz的晶振作为其时钟源，如果晶振及其负载电容选择不当，可能会出现时钟非常不准，甚至出现晶振不起振的情况。

特别是批量生产出货量比较大时，更有可能碰到部分产品的晶振不起振的情况。

晶振电路

几乎所有的振荡电路都采用了Pierce(皮尔斯)电路。

该电路简单，工作有效而且稳定。

如下，该设计包含一个反相器、一个电阻、一个石英晶体、两个小电容。

石英晶体在此作为高选择度的滤波元件：

皮尔斯振荡电路

激励功率计算公式如下：

Inv：内部反相器器，作用等同于放大器。

Q：石英或陶瓷晶振。

Rf：内部反馈电阻(它的存在使反相器工作在线性区, 从而使其获得增益，作用等同于放大器)。

RExt：外部限流电阻。

CL1和CL2：两个外部负载电容。

Cs：由于PCB布线及连接等寄生效应引起的等效杂散电容(OSC_IN和OSC_OUT管脚上)

跨导裕度的要求

早在1988年， Eric Vittoz发表了晶振RLC动态等效电路的相关理论研究。

根据该理论，反相器跨导gm必须大于gmcrit才能满足起振条件，为保证可靠性，还必须满足至少5倍的关系；即：gmargin = gm / gmcrit>5；

而gmcrit = 4 x ESR x (2πF)² x (C0 + CL)²，

ESR、C0、CL都可以从晶振规格书中获取，gm可以从处理器的规格书中获得；

以Murata的晶振为例，如下图：

Murata晶振参数

对于负载电容为12.5pF的电容，其gmcrit = 4 x ESR x (2πF)² x (C0 + CL)²

即处理器的标称的跨导gm必须要大于5x1.987uA/V=9.94uA/V。

ST 处理器支持的晶振

从STM32F051R8T6的规格书中，

我们知道，其跨导gm为：

STM32F051R8T6的跨导

从规格书中，我们知道，STM32F051R8T6的晶振驱动能力可以通过(RCC_BDCR)寄存器进行配置，默认为高驱动能力。

晶振驱动能力的选择

由此，当STM32F051R8T6的处理器选择晶振的中-高或者高驱动能力时，可以使用负载电容为12.5pF的晶振。

对于STM32F103RCT6，则是另一种情况，规格书标称的参数为：

STM32F103RCT6的跨导

STM32F103RCT6的晶振驱动能力不能通过寄存器设置，其固定为5uA/V。

不满足负载电容为12.5pF的晶振的跨导要求，只能使用负载电容为6pF的晶振。