晶振负载电容计算器
外接电容匹配计算、E12 标准容值吸附回验、频偏 ppm 估算与常见 CL 速查表
在线晶振负载电容计算器：按 CL = C1×C2/(C1+C2) + Cs 计算无源晶振两端对地外接电容，支持 C1=C2 对称与给定 C1 反求 C2 两种模式； 计算值自动吸附贴片陶瓷电容 E12 标准档并回验实际 CL 与偏差、标注频偏方向；附频偏 ppm 线性估算（输入实际/标称 CL 与动态电容 C1m）、 实焊电容反推杂散电容上限、常见 CL 速查表。全部计算在浏览器本地完成，不上传任何数据。
计算口径：皮尔斯振荡器负载电容公式 CL = C1×C2/(C1+C2) + Cs，两只外接电容对地、串联后再与杂散电容并联； Cs 为 PCB 走线 + 芯片引脚 + 焊盘杂散，典型 3~5pF。频偏估算为线性近似（牵引模型），大幅偏离标称时误差增大， 精确牵引特性以晶振厂商手册为准。
外接电容计算
晶振规格书标注的 CL 值，可直接输入预设之外的值
PCB 走线 + 芯片引脚 + 焊盘杂散，典型 3~5pF；短走线四层板约 3pF，长走线或大封装可到 5pF 以上
每只外接电容（精确值）
18 pF
C = 2×(CL − Cs) = 2×(12.5 − 3.5)
E12 标准容值吸附
18 pF
精确档，无需凑值
回验实际负载电容：CL_real = C²/(2×C) + Cs = 12.5 pF （目标 12.5 pF，偏差 +0.0%）
吸附后实际 CL 与目标精确一致
吸附偏差在 ±5% 内，一般可直接采用
容值吸附说明：贴片陶瓷电容只有 E12 等标准档位，按最近档取用即可；吸附后已自动回验实际 CL， 并标注频偏方向——实际 CL 偏大则振荡频率偏低（偏慢），偏小则偏高（偏快）。 相邻两档都可接受时，宁可选实际 CL 更接近目标的一档。
频偏估算（进阶）
典型 0.003~0.015pF（3~15fF），默认 5fF，以手册为准
默认 8MHz，可改
Δf/f（相对频偏）
+63.2 ppm
方向
实际 CL 偏小 → 频率偏高（偏快）
8 MHz 下的偏移
+505.3 Hz
Δf/f ≈ (C1m/2)×(1/CL_actual − 1/CL_nominal)，符号约定：结果为正表示实际频率高于标称。 此为线性近似估算（牵引电容模型），CL 偏离标称较大时误差增大，精确牵引曲线以晶振手册为准。
反算杂散电容上限
允许杂散上限 Cs_max = CL − C/2
≤ 3.5 pF
C/2 = 9 pF。板上实际杂散（走线+引脚+焊盘）只要不超过此值， 实际 CL 就不会超过目标；典型板杂散 3~5pF，若上限低于 3pF 需缩短走线或换更小容值。
用途：手头只有 22pF 等固定档位时，反查它对目标 CL 还留有多少杂散余量；余量为负说明该档电容偏大，实装必然频偏。
实用提示
- Cs 怎么取：先用 3.5pF 试算，装上后若频率明显偏低说明杂散比预估小，可减小外接电容微调。
- 买不到算出的容值：用两只标准档并联/串联凑，如 15pF 串 100pF ≈ 13.0pF。
- 方向口诀：容大频低、容小频高——微调频率时按此方向增减电容。
- 有源晶振免算：内部振荡电路出厂已按晶体 CL 匹配，外部无需接负载电容。
常见 CL × Cs 推荐外接电容速查（C1=C2 对称）
| CL ↓ / Cs → | 3 pF | 3.5 pF | 5 pF |
|---|---|---|---|
| 7 pF | 8.2 pF 精确 8pF · 偏 +2.5% CL_real 7.1pF（+1.4%） | 6.8 pF 精确 7pF · 偏 -2.9% CL_real 6.9pF（-1.4%） | 3.9 pF 精确 4pF · 偏 -2.5% CL_real 6.95pF（-0.7%） |
| 8 pF | 10 pF 精确 10pF · 精确档 CL_real 8pF（+0.0%） | 8.2 pF 精确 9pF · 偏 -8.9% CL_real 7.6pF（-5.0%） | 5.6 pF 精确 6pF · 偏 -6.7% CL_real 7.8pF（-2.5%） |
| 9 pF | 12 pF 精确 12pF · 精确档 CL_real 9pF（+0.0%） | 10 pF 精确 11pF · 偏 -9.1% CL_real 8.5pF（-5.6%） | 8.2 pF 精确 8pF · 偏 +2.5% CL_real 9.1pF（+1.1%） |
| 12.5 pF | 18 pF 精确 19pF · 偏 -5.3% CL_real 12pF（-4.0%） | 18 pF 精确 18pF · 精确档 CL_real 12.5pF（+0.0%） | 15 pF 精确 15pF · 精确档 CL_real 12.5pF（+0.0%） |
| 18 pF | 27 pF 精确 30pF · 偏 -10.0% CL_real 16.5pF（-8.3%） | 27 pF 精确 29pF · 偏 -6.9% CL_real 17pF（-5.6%） | 27 pF 精确 26pF · 偏 +3.8% CL_real 18.5pF（+2.8%） |
| 20 pF | 33 pF 精确 34pF · 偏 -2.9% CL_real 19.5pF（-2.5%） | 33 pF 精确 33pF · 精确档 CL_real 20pF（+0.0%） | 27 pF 精确 30pF · 偏 -10.0% CL_real 18.5pF（-7.5%） |
表内全部数值由与上方计算器同一组函数生成：精确值 C = 2×(CL−Cs)，再吸附 E12 标准档并回验实际 CL。 例如 12.5pF / 3.5pF → 18pF 为精确档（CL_real 恰为 12.5pF，零偏差）；绿色为 E12 精确命中档。
免责声明：本页按皮尔斯振荡器负载电容公式与线性牵引模型估算，晶振的动态电容 C1m、ESR、驱动功率与温度牵引特性以厂商手册为准； 批量产品请以频率计实测为准微调。
#什么是负载电容
负载电容 CL（Load Capacitance）是石英谐振器规格书规定的振荡电路交流负载条件： 从晶振两个引脚向电路看进去的总等效电容。无源晶振的标称频率不是"裸晶体"频率，而是在规定 CL（如 12.5pF、18pF）下 与振荡电路联测标定的频率——电路实际呈现的电容等于 CL 时，振荡频率才落在标称值上；偏大则频率偏低、偏小则偏高。 在皮尔斯（Pierce）振荡器里，这个负载由晶振两端各接一只对地电容（C1、C2）串联，再叠加电路杂散电容 Cs 构成： CL = C1×C2/(C1+C2) + Cs。
为什么通常取 C1 = C2 对称
两只电容串联的等效值为 C1×C2/(C1+C2)。C1=C2 时，相同元件数下串联值达到"每只容量的一半"这一最大可能组合， 用较小容值即可满足较大的 CL，同时两支路对地直流对称、PCB 可对称布线，有利于起振裕度与 EMC。 非对称配置多用于精细微调频率（改变比值改变串联等效值）或兼顾输入/输出引脚不同的杂散条件； 数学上要求给定的一只（C1）必须大于 CL−Cs，否则另一只无论取多大都无解。
杂散电容 Cs 怎么估
Cs 由三部分组成：MCU 的 OSC_IN/OSC_OUT 引脚电容（手册通常给 3~5pF/脚，两只脚串联后约一半）、 PCB 走线对地电容（典型 1~3pF，取决于长度与层结构）以及焊盘/外壳杂散。工程上常按典型 3~5pF 取值： 短走线四层板取 3pF 左右，走线较长或封装偏大取 5pF 上下。精确测法是把外接电容拆下、 在焊盘处用 LCR 表（或带电容测量的示波器方案）测对地杂散；多数场景用 3.5pF 试算再实测微调已足够。
CL 选错的常见症状
- 频率偏差：外接电容选大 → 实际 CL 偏大 → 频率偏低；选小则偏高。皮尔斯电路的牵引灵敏度约为每 pF 数十 ppm 量级（与 C1m 有关）。
- 不起振 / 起振慢：CL 选得过大时环路增益不足，低温或低压下可能完全不起振，常温下表现为启动时间明显变长。
- 裕度与温漂变差：实际 CL 偏离设计值会让振荡更接近临界状态，对温度、电压波动的敏感度上升，等效串联电阻表现恶化。
有源晶振为什么不用算
有源晶振（XO/TCXO/OCXO）内部已集成了完整的振荡电路，晶振与匹配电容在出厂前已按标称频率调好， 外部只需供电、使能与输出匹配，不需要也不应该再在输入端接负载电容。本工具只针对无源晶体谐振器 （两引脚贴片/直插晶体）的外接电容匹配。
#常见问题 (FAQ)
12.5pF 晶振配多大电容？
取决于杂散电容 Cs。按 Cs = 3.5pF 计：每只 C = 2×(12.5−3.5) = 18pF，恰好是 E12 精确档，直接取两只 18pF 即可； Cs 取 3pF 时约 19pF（吸附 18pF），Cs 取 5pF 时为 15pF（精确档）。 不确定 Cs 时按 3.5pF 起算，实测频率偏低则减小电容、偏高则增大。
22pF 是万能值吗？
不是。两只 22pF 对 C1=C2 对称电路的实际 CL = 22/2 + Cs = 11 + Cs pF：按典型 Cs 3.5pF 算实际 CL ≈ 14.5pF， 比 12.5pF 晶振偏大约 16%，频率会偏低（典型数十 ppm）。很多板子"能跑"是因为主控对频偏容忍度高（如 UART 波动几 %）， 但 USB、CAN、RTC 等对精度敏感的外设就会出问题。按 CL 与实际 Cs 计算并吸附标准档更可靠。
不起振和负载电容有关吗？
有关。外接电容取值过大（实际 CL 远超晶振规格）会显著降低环路增益，典型表现是常温起振缓慢、 低温下完全不起振；电容取值过小则频率偏高、裕度差。但不起振也可能是晶体破损/受潮、 焊接不良、驱动功率不匹配或限流电阻取值问题，需按"先查焊接与器件、再核电容匹配"的顺序排查。
算出来的容值买不到怎么办？
实物只有 E12 等标准档位。优先取本工具吸附后的最近档并看回验偏差（±5% 内一般可接受）； 偏差过大时用两只标准档凑：并联相加、串联取积除以和，例如 15pF 串 100pF ≈ 13.0pF。 注意凑值会增加焊盘数量、略微增大杂散，按新杂散复核一遍。
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