MCUのクロッキング用に水晶とコンデンサを選択しようとしていますが、理解したところから、水晶が正常に機能するためには30pFの負荷容量（データシートで指定されています）が必要です。私がこれをやった方法は次のようになります：
この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図
しかし、誰もが私にこれをするべきだと言っています：
なぜなら、コンデンサはどういうわけか直列になっているからです。これは私には意味がありません：もう1つのコンデンサを使用していますが、右側のコンデンサはインバータの低インピーダンス出力の隣にあるため、直列に表示されません。また、私の設計では、使用するコンデンサが1つ少なくなります。私は何が欠けていますか？
回答:
負荷容量には2つの側面があります。水晶に見えるのは、水晶の両端間の静電容量です。通常、発振器回路には水晶の一端とグランドの間にいくらかの容量が必要ですが、水晶にとってはそれほど重要ではありません。
水晶の両端が完全に逆位相で上下に移動し、2つの負荷コンデンサが振幅の逆比に従ってサイズ調整された場合、1つのコンデンサからグランドに流れる電流は、グランドからグランドに流れる電流と正確に一致しますもう一方のコンデンサ。1つがグランドを切断しても、コンデンサが相互に接続されたままになっている場合、回路の動作は影響を受けません。その状況では、含まれる静電容量は直列の2つのコンデンサだけなので、静電容量の直列値が重要になる理由は明らかです。
実際には、水晶の両端は非常に180度離れて振動せず、コンデンサは振幅比に一致するサイズになっていないため、キャップに流れる接地電流はわずかですが、通常はごく一部です総キャップ電流なので、支配的な動作は依然として直列の2つのキャップの動作です。
この回路図を回転させると、水晶全体の静電容量が直列であると解釈できると考える理由がわかります。負荷は、XTAL全体で測定され、地面に相対的ではありません
この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図
古代のappnotes / datasheetsで見つけることができる沼地の標準的なPierce発振器の設計は等しいコンデンサを使用することは事実です：
しかし、実際に機能する可能性があるのはそれだけではありませんが、右のキャップではなく左のキャップが除外されていることがわかります：
どの周波数をターゲットにしているのか、使用しているアンプ/チップを言っているのではありません。これらはすべて、クックブックの推奨事項に従うのではなく、独自に設計する場合に重要です。
でも、はるかに簡単なデザインが使用アンペアの非常に少なくとも、入力と出力容量を考慮する必要性に近づきます。
xtalの片側だけに大きなキャップを配置し、反対側にアンプの入力（または出力）キャパシタンスのキャップがはるかに小さい場合、合計（直列）キャパシタンスはどうなりますか？それはおそらくかなり予測不可能で、小さな容量に支配されるでしょう。
xtalを小さな静電容量から分離することは、その安定性を改善する1つの方法です（ただし、私の知る限り、この後者のスキームはほとんど使用されません）。
そして、最初のアプリノートに戻ります：
発振器の設計は、せいぜい不完全な芸術です。理論的および実験的設計手法の組み合わせを使用する必要があります。
したがって、[最初にできればシムで]を試してから、実際のボードで試してみて、その上限を節約する価値があるかどうかを確認してください。
そして、アンプ/ドライバーの特性が重要なので、ST appnoteからの次のアドバイスにも注意してください。
多くの水晶メーカーは、リクエストに応じてマイクロコントローラ/水晶ペアリングの互換性を確認できます。ペアリングが有効であると判断された場合、推奨されるCL1値とCL2値、および発振器の負性抵抗測定値を含むレポートを提供できます。
最後に、発振器の出力電圧を上げるために、これらのキャップ間の不均衡が意図的に導入されることがあります（このため、左側のコンデンサを小さくする必要があります）が、xtalでの電力消費も増加します。
水晶コンデンサが直列に接続されていると考えるのは役に立たない。どちらも同様の仕事をしますが、サーキットの異なる部分で動作します。最初のコンデンサ（および最も重要なコンデンサ）は、インバータの入力へのリターンフィードバック上にあります。
上の写真の左の部分は、10 MHz水晶の等価回路と20pFのコンデンサ（C3）をグランドに接続したものです。V1が駆動源であり、右側に周波数と位相応答をプロットしました。R2の存在にも注意してください（これについては後で説明します）。
10MHzを少し超えると、回路の位相角は180度近くになります。これは、水晶がインバータによって駆動されるため重要です。インバーターは180度の位相シフト（反転とも呼ばれます）を生成し、水晶とその外部コンデンサーはさらに180度を生成します。したがって、360度と正のフィードバックが生成されます。
また、発振を維持するために、ゲインは1より大きい必要があります。上記の図に関して、10 MHzをわずかに超えると、回路がゲインを生成します。つまり、H（s）は1を超え、ネットワークが180度の位相シフトを生成した場合、発振が発生します。
水晶の駆動側に余分なコンデンサを追加するのはなぜですか？
これにより、水晶振動子が激しく駆動されるのを防ぐだけでなく、位相シフトを数段階余分に発生させ、回路を発振させることができます。R2とラベル付けされた100オームの抵抗に注意してください-クリスタルへの電流を制限しますが、この点でグランドに追加のコンデンサが必要な位相シフトを追加します。
多くの水晶発振器回路は、インバータの非ゼロ出力インピーダンスを利用するため、この直列抵抗を表示しません。比較的強力なインバーター（数十mAを駆動できる）がある場合、抵抗器が必要であり、それについて考えます-直列抵抗器を検討せずにインバーターの生出力に20pFを固定するのは誰ですか？
関連質問：発振器の設計