32 kHz Kristal için Yük Kondansatör Değerlerini Seçme

Üzerinde çalıştığım bir tasarımda 32.768 kHz XTAL için yükleme kapasitörlerini seçerken yardıma ihtiyacım var.

Bu biraz uzun, ancak büyük sorular şunlardır: Yükleme kapağı değerlerinin doğru olması kritik midir ve izlerin ve lead'lerin parazitik kapasitansı bunu belirlemede ne kadar önemli olacaktır.

Cihazım bir TI CC1111 SoC kullanıyor ve TI'den temin edilebilen bir USB dongle için referans bir tasarıma dayanıyor . CC1111, hem 48 MHz yüksek hızlı (HS) osilatör hem de 32 kHz düşük hızlı (LS) osilatör gerektirir. Referans tasarım HS osilatörü için bir kristal ve LS osilatörü için bir dahili RC devresi kullanır. Ancak, CC11111, ihtiyacım olan daha iyi doğruluk için 32.768 kHz kristal osilatöre bağlanabilir.

CC1111 veri sayfası , yükleme kapasitörleri için değerler seçmek için bir formül (s. 36) sağlar. Bir sağlık kontrolü olarak, bu formülü referans tasarımda 48 MHz xtal ile kullanılan büyüklük değerlerini hesaplamak için kullandım. Kabaca tasarımda kullanılan aynı sayıları almam gerektiğini düşündüm. Ama bulduğum kapasitans değerleri TI tarafından kullanılanlarla eşleşmiyor, bu yüzden biraz endişeliyim.

Sleuthing'imin ayrıntıları aşağıda, ancak özet olarak, 48 MHz kristalinin veri sayfası 18pF yük kapasitansı gerektirdiğini söylüyor. Referans tasarımda kullanılan iki yük kapasitörünün ikisi de 22 pF'dir. Xtal kablolarında görülen yük kapasitansını yük kapasitörlerinin ( ve ) değerleriyle ilişkilendirmek için CC1111 veri sayfası formülü $C_a$ $C_b$

C_{l o a d} = \frac{1}{\frac{1}{C_{a}} + \frac{1}{C_{b}}} + C_{p a r a s i t i c}

$C_{load} = \frac{1}{\frac{1}{C_a} + \frac{1}{C_b}} + C_{parasitic}$

için 18 pF ve ve için 22 pF , 7 pF olmalıdır. Bununla birlikte, veri sayfası bu valusun tipik olarak 2.5 pF olduğunu söylüyor. Bu tavsiyeyi kullanmış olsaydım , referans tasarımında kullanılan 22 pF değil = = 31 pF ile . $C_{load}$ $C_a$ $C_b$ $C_{parasitic}$ $C_a$ $C_b$

Alternatif olarak, TI uygulama notu AN100'e göre ,

C_{l o a d} = \frac{C_{1}^{'} \times C_{2}^{'}}{C_{1}^{'} + C_{2}^{'}},

$C_{load} = \frac{C_1' \times C_2'}{C_1' + C_2'},$

burada " , kapasitans, PCB izindeki parazitik kapasitans ve kristalin terminalindeki kapasitansın toplamıdır. Son iki parçanın toplamı tipik olarak 2 - 8 pF aralığında olacaktır. " $C_x'$ $C_x$

Eğer = = 22 pF olsun = 2 * 18 pF = 36 pF, yani + terminali her bir iz ile bağlantılı parazit kapasitansı 36pF olduğu - 8 pF aralığı - 2 dışında 22pF = 14 pF AN100'de alıntılanmıştır. $C_1$ $C_2$ $C_1'$

Tüm bunları soruyorum çünkü yanlış yükleme kapasitör değerlerini seçersem ya çalışmaz ya da frekansın yanlış olacağından endişe ediyorum. Bu kristal türleri yükleme kapağı değerlerine ne kadar duyarlıdır?

Benim sleuthing detayları:

Referans tasarım zip dosyasında bulunan Partlist.rep (BOM) 'den kristal (X2) ve bağlandığı iki yük kapasitörü (C203, C214) şunlardır:

X2   Crystal, ceramic SMD    4x2.5mX_48.000/20/35/20/18
C203 Capacitor 0402 C_22P_0402_NP0_J_50
C214 Capacitor 0402 C_22P_0402_NP0_J_50

Böylece yük kapasitörlerinin her birinin değeri 22 pF'dir. İlgili bir cihaz için önceki bir TI E2E forum sorusuna verilen cevaba dayanan kristal bu kısımdır:

Name: X_48.000/20/35/20/18
Descr.: Crystal, ceramic SMD, 4x2.5mm, +/-20ppm 48MHZ
Manf.: Abracon
Part #:  ABM8-48.000MHz-B2-T
Supplier: Mouser
Ordering Code: 815-ABM8-48-B2-T

18 pF değeri, ABM8-48.000MHz-B2-T için veri sayfasından gelir .

Yardım ettiğin için teşekkür ederim.

microcontroller capacitor crystal

— David
kaynak

Yanıtlar:

Büyük olasılıkla TI tarafından kullanılan 22pF değerleri bir uzlaşmadır (maliyet / kullanılabilirlik). Kristal genellikle birkaç pF artı veya eksi hesaplanan değeri tolere edebilir. Bazı ampirik testlerin daha yakın bir değer yerine 22pF kullanma kararına girdiğini veya belki de 22pF'nin BOM'da olduğunu tahmin ediyorum.

Sonuçta, veri sayfasındaki gibi bir hesaplama bile başıboş kapasitans 'guesstimation'a dayanmaktadır. Hangi kapasitör değerini bulursanız test etmeli ve son ürününüzde çalıştığından emin olmalısınız.

Ayrıca, bağlandığınız C1111 veri sayfasının sayfa 20'si 12-18pF'nin 32.768kHz kristal için kullanılacak aralık olduğunu söylüyor. Kilometreniz değişebilir.

Akılda tutulması gereken en önemli şey, kapasitörün uygun bir dielektrik malzeme (NP0 / C0G gibi yüksek sıcaklığa bağlı olmayan bir malzeme) ile sıkı tolerans olması gerektiğidir.

Daha fazla okuma: İşte kristallerin ve kapasitörlerin nasıl etkileşime girdiği konusunda iyi bir açıklamaya bir bağlantı .

— Adam Lawrence
kaynak

Teşekkürler. Veri sayfası Epson MC-306 32.768 kHz kristalini önerir ve ben 12.5 pF versiyonunu sipariş etmeyi planlıyorum. Teknik not için teşekkürler, okuyacağım. Ben de o zamandan beri, TI: ti.com/lit/an/slaa322b/slaa322b.pdf adresinden buldum . Yani yanılmıyorsam, prototip PCB'mi fab evden geri alacağım, işe yarayıp yaramadığını görün, eğer değilse, tekrarlayın? Kulağa pahalı geliyor. : ^ (

— David

Başka bir soru: +/-% 2 iyi mi? Veri sayfası "Murata GRM1555C" serisini önerir. Bunları +/-% 2 toleranslarda bulabilirim, ancak kimse +/-% 1 çeşitliliğe sahip gibi görünmüyor (yani GRM1555C1E200FA01, burada 'F'% 1 tolerans içindir ve bir 'G'% 2 toleransı gösterir) .

— David

% 5 toleranstan daha iyi bir şey yardımcı olacaktır.

— Adam Lawrence

NP0 kullanıyorsunuz ... ya da NP0 kullanmıyor musunuz?

— hassan789

Bu uygulamada NP0 kullanmam.

— Adam Lawrence

Uzun bir süre boyunca doğru zamanı tutmaya çalışıyorsanız, muhtemelen bu şekilde bir şekilde kalibre etmeniz gerekecektir, çünkü bu kristaller için tipik olarak belirtilen 20ppm'lik ilk doğruluk bir yıl önce 15 dakika hata verecektir hatta kapasitörler, kristal tempco (büyük) ve kristal sürüklenmeye bakarken. Bazı PIC işlemcilerin birkaç yüz ppm hatasını telafi edebilen bir kalibrasyon sistemi vardır, ancak üretim sırasında veya kullanım sırasında anında kalibre etmeniz gerekir. Sisteminiz 25ºC'den birkaç dereceden fazla çalışacaksa, kristalin çalışma sıcaklığı telafisi önemlidir. Büyük resimde, kapasitör stabilitesi genellikle ilk toleranstan daha önemlidir.

— Julia Truchsess
kaynak