Емкость нагрузки для кристалла микроконтроллера?

Я знаю, что здесь много подобных вопросов, но я прочитал многие из них и все еще немного запутался.

Я студент, создающий плату, похожую на Arduino Pro Micro, с использованием микроконтроллера Atmega32U4. Версия SparkFun показывает схему кристалла следующим образом:

введите описание изображения здесь

На приведенном выше изображении показаны используемые конденсаторы емкостью 22 пФ, и я пытаюсь определить, какой должна быть нагрузочная емкость кристалла.

Я нашел формулу для конденсаторов: CL = (C1 * C2) / (C1 + C2) + Cs

Если я предполагаю, что паразитная емкость составляет 5 пФ (кажется несколько стандартным предположением) и использую конденсаторы на 22 пФ, то приведенное выше уравнение дает: CL = (22 * 22) / (22 + 22) + 5 = 16 пФ.

Так что, если я хочу использовать в схеме конденсаторы 22 пФ, мне нужен кварц с емкостью нагрузки 16 пФ, правильно? Глядя на Digi-Key, самое близкое, что я вижу, это 18 пФ.

Если использование приблизительного значения емкости нагрузки кристалла (например, 18 пФ при расчете 16 пФ) неприемлемо, то я мог бы пойти в другом направлении, сначала выбрав кристалл и на основе его емкости нагрузки рассчитав требуемые значения конденсаторов.

Например, я вижу кристалл с нагрузочной емкостью 8 пФ, поэтому, используя приведенное выше уравнение, я могу рассчитать CL = 6 пФ. Тем не менее, каждая отдельная схема, которую я вижу для схемы Arduino или Atmega, показывает использование конденсаторов 18 пФ, 20 пФ или 22 пФ, что заставляет меня задаться вопросом, приемлемы ли более низкие значения конденсатора, такие как 6 пФ?

Ответы (1)

Существует много дезинформации по этому поводу. Емкость нагрузки, указанная для кварца, должна быть поперек кварца с точки зрения кварца . В качестве первой реакции это последовательное сочетание двух крышек C2 и C4.

Однако там происходит гораздо больше, и различные (как правило, неверные) предположения воплощаются в этой общей формуле коленного рефлекса. Вместо эмпирических правил посмотрите на то, что происходит на самом деле. Две вещи, которые могут значительно изменить кажущуюся емкостную нагрузку на кристалле, — это паразитная емкость и импеданс драйвера, передающего входной сигнал на кристалл.

Рассмотрим, как выглядит эта схема, если импеданс выхода кварцевого драйвера равен 0 (идеальный источник напряжения). Ограничение на этом выходе не имеет значения, а нагрузка, видимая кристаллом, — это полное ограничение на выходе. Чтобы получить некоторое представление о том, к какому диапазону импеданса это относится, учтите, что величина импеданса 22 пФ на частоте 16 МГц составляет 450 Ом. Полное сопротивление выхода, управляющего кристаллом, составляет 450 Ом или меньше? Вполне возможно да. Однако это редко указывается, так что приходится догадываться.

Вы также должны угадать, какой может быть паразитная емкость. Я бы сказал, что ваша цифра 5 пФ разумна, учитывая разумную компоновку. Таким образом, если драйвер кварца имеет бесконечный импеданс, емкостная нагрузка на кварц составляет 16 пФ. Если импеданс равен 0, нагрузка на кристалл составляет 27 пФ. Реальность, конечно, где-то посередине.

На самом деле, для обычных типичных кристаллов микроконтроллера где-то около 10 МГц (достаточно близкого коэффициента 2), конденсаторы по 22 пФ с обеих сторон — хороший выбор.

Суть всего этого в том, что есть много неизвестных, которые вы не можете объяснить. Это единственное место, которое вы не можете проанализировать до мельчайших деталей. Если вам кажется, что два конденсатора по 22 пФ вас устраивают, просто используйте их. Я так делаю, и у меня не было никаких проблем. К счастью, кристаллы имеют очень острую частотную характеристику, и коэффициент 2 в любом направлении от указанной емкости нагрузки обычно подходит. Если вам нужно больше, чем несколько десятков PPM, вам, вероятно, придется провести несколько тестов с тщательно откалиброванными приборами.

Емкость нагрузки для кристалла микроконтроллера?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v