晶體振蕩器的負(fù)載電容如何快速選?
發(fā)布時(shí)間:2019-04-22 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】以下介紹一種常見的用并聯(lián)負(fù)載電容配置晶振的方法,也即皮爾斯振蕩器(Pierce振蕩器)。通常來說,給晶振選擇負(fù)載電容最好的切入點(diǎn)是規(guī)格書上的物料驅(qū)動(dòng)標(biāo)稱值。我們就以ATMEGA328PB-MU為例。
請注意,16MHz晶體用于5V應(yīng)用。與此同時(shí),像3.3V這樣的較低電壓需要在應(yīng)用中使用較慢的晶體。Microchip規(guī)格書中的建議是:在3.3V應(yīng)用中把晶體速度設(shè)置為8MHz。
Ce是外部電容,電路圖中為C1和C2
Ci是引腳電容
CL是晶體原廠定義的負(fù)載電容
CS是單片機(jī)上的一個(gè)XTAL引腳上的總寄生電容
我們繼續(xù)以原廠評(píng)估板上的元件為例,即ATMEGA328PB-XMINI。
評(píng)估板上使用的晶體的零件料號(hào)為: TSX-3225 16.0000MF09Z-AC3; 原廠為該晶體指定的負(fù)載電容為9pF。
一般寄生電容值通常介于2pF至5pF之間。確保將晶體放置在盡可能靠近單片機(jī)的位置,以避免由此值可能出現(xiàn)的問題。
所以套用上面的公式:(2 x 晶體負(fù)載電容)- 寄生電容
(2 x 9pf)- 5pf = 13pF
XplainedMini ATMEGA328PB板的電路圖顯示它們使用了12pF負(fù)載電容,多數(shù)情況下,上述信息足以實(shí)現(xiàn)振蕩電路。
然而,由于大多數(shù)人無法測量實(shí)際的寄生電容,因此寄生電容值具有不確定性。并且,設(shè)計(jì)人員也可能沒有把晶體放在盡可能靠近零件的位置。
大多數(shù)情況,晶振可靠性至關(guān)重要,且環(huán)境溫度可能會(huì)影響電容應(yīng)用,在此情況下,設(shè)計(jì)人員可以遵循一種稱為安全系數(shù)的做法。
用安全系數(shù)進(jìn)行測試的快速方法是基于上述負(fù)載電容公式,在本例中將13pF視為起始點(diǎn),并將電容值逐步代入電路中,使其低于和高于示例電路圖中提供的12pF值,直到電路出現(xiàn)故障。
記錄低于和高于13pF的故障值。假設(shè),此例中電路在5pF和25pF時(shí)出現(xiàn)故障。取5pF和25pF的中位數(shù),即 (5pf + 25pF)/2 =15pF。
此外,如果是復(fù)雜的應(yīng)用場景,則需要在現(xiàn)場溫度下進(jìn)行這些測試。
該測試將考慮電路中的寄生電容,新值15pF將比提供的公式更可靠。如果對(duì)電路可靠性的要求較高,或者作為排除間歇性晶體故障的方法,建議應(yīng)用此測試方法。
晶體振蕩器的一個(gè)缺點(diǎn)是機(jī)械沖擊/振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致它們失效,在這些情況下,建議使用外部MEMS振蕩器。
原創(chuàng):Digi-Key
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