Как влияет стабильность частоты кристалла, ESR и емкость нагрузки на микроконтроллеры?

Кристалл в сочетании со схемой на микроконтроллере образует кварцевый генератор. Функция этой схемы состоит в том, чтобы обеспечить часы для микроконтроллера.

Вы также можете использовать предложение Спехро и использовать внешний кварцевый генератор. Он сочетает в себе кварц и схему, содержащую все необходимое для подачи тактового сигнала.

Возможно, будет немного дешевле использовать кварцевый генератор вместо кварцевого генератора. Тем не менее, вы должны следовать рекомендациям паспорта микроконтроллера относительно этого кристалла, там в основном важна частота. Также следует следовать рекомендациям паспорта производителя кристалла, там важна емкость нагрузки.

Нетрудно сделать это «правильно», но сделать это неправильно, и это просто не сработает, и это будет больно.

Кроме того, такой параметр, как точность 20 частей на миллион, часто не имеет значения, поскольку кристаллы сами по себе уже очень точны. Кроме того, сам микроконтроллер не заботится о точности, он все равно будет работать, даже если часы крайне неточны и меняются в зависимости от температуры и многого другого.

Вероятно, для вас было бы лучше выбрать кварцевый генератор , а не кварцевый . Вы просто покупаете его, и он работает, гарантированно запускается и соответствует заявленным характеристикам.

Если вы используете кристалл, вам необходимо учитывать мощность привода, емкость нагрузки, точность и другие параметры. В техническом описании они рекомендуют вам обратиться к производителю кристалла за информацией. Производитель кристаллов, скорее всего, будет так же бесполезен и направит вас обратно к производителю интегральных схем.

Вы должны получить правильную емкость нагрузки. Обратитесь к формулам для ее расчета, которые я не буду повторять здесь, это не просто заявленная емкость нагрузки, указанная для кристалла, это двойная величина минус любая емкость, встроенная в микросхему или паразитно существующая.

Превышение максимальной мощности привода может привести к преждевременному старению или даже выходу кристалла из строя. Это скорее потенциальная проблема с меньшими кристаллами SMT, которые имеют максимальную мощность возбуждения 100 мкВт или меньше по сравнению с мВт для кристаллов типа HC-49. Чем ниже СОЭ, тем лучше. Некоторые производители кристаллов рекомендуют измерять типичную мощность привода, для чего требуются специальные пробники на полевых транзисторах. Вы можете определить верхний предел мощности привода по ESR, но это может быть слишком ограничивающим фактором. Низкочастотные кристаллы камертона (например, кристалл с частотой 32,768 кГц, который ваш чип может использовать для одного из генераторов) обычно требуют последовательного резистора для ограничения мощности возбуждения.

Что касается того, является ли дрейф частоты и начальная точность потенциальной проблемой для вас, только вы знаете, для чего вы используете чип, так что это полностью ваша оценка с системной точки зрения.

Если вас беспокоит чувствительность к времени и частоте, и вы недостаточно знаете о конструкции XTAL OSC, то вам определенно нужен чип Crystal Clock.

Они дешевы, надежны и имеют множество вариантов стабильности и толерантности.

Я бы выбрал микросхему TCXO стоимостью 1–2 (1 тыс. долл. США). Выберите желаемую промилле в зависимости от температуры. 10 м.д., 5, 3,2,5,2,1 м.д.

пример

К настоящему времени могут быть написаны тома книг о том, как сделать TCXO на 1 ppm, но примерно в середине 90-х мы сделали один примерно за 1 доллар, используя специальные приспособления для мгновенной сортировки xtals и варикапов для tempco и C (V1/V2), используя 25-центовые кристаллы и алгоритм 3-го порядка, который я создал для синтезатора Tx 928 МГц, управляемого HC11.

Многие генераторы для микроконтроллеров спроектированы аналогичным образом. Таким образом, вы можете найти дополнительную информацию в другом техпаспорте, предпочтительно от того же производителя. Вы также можете найти взаимосвязи приложений, касающиеся тактовой частоты процессора. Я обнаружил, что даже если конденсаторы опущены, микроконтроллер работает нормально. Возможно, потому что вокруг достаточно паразитных емкостей — они обычно находятся в диапазоне пФ. Но мои схемы предназначены для обучения, и я могу упростить многие вещи без потерь, чтобы сэкономить время и компоненты. Но если я разрабатываю дизайн для рынка, я стараюсь следовать советам, чтобы быть уверенным.