Я собираюсь попытаться собрать схему на основе микроконтроллера, используя ATmega328P-PU (Arduino UNO разобрана на основные части, как в этом уроке ).
Я просмотрел множество сообщений на EE.SE о нагрузочных конденсаторах для генераторов тактовых импульсов XTAL, и они, похоже, в основном сосредоточены на понимании их функции или выборе правильного значения емкости, но мало что говорится о допуске или других параметрах конденсатора, кроме этого ответа . Рассел МакМахон , который указывает на некоторые предостережения.
Учитывая, что для этого приложения рекомендуются керамические конденсаторы 18÷22 пФ (см. ссылку выше), достаточны ли эти характеристики (кроме, конечно, рабочего напряжения — я полагаю, конденсаторов 50 В более чем достаточно), т.е. могу ли я выбрать любой конденсатор 22 пФ-50 В и вот и все? Критичен ли выбор по отношению к другим параметрам крышки (допуск, утечка и т. д.)? В частности, подходят ли многослойные керамические колпачки (я видел, что некоторые интернет-магазины подчеркивают разницу между однослойными и многослойными, поэтому мне интересно, важна ли она для этого применения)?
РЕДАКТИРОВАТЬ
Под критическим я подразумеваю, что тактовый генератор может не колебаться, или что он будет вести себя неустойчиво, или что общая работа схемы затруднена. Меня не интересует высокая точность частоты, поскольку внутренняя схема работает надежно (например, «критическим» будет, если UART не сможет связаться с платой Arduino, потому что тактовая частота слишком отличается). Цель состоит в том, чтобы записать прошивку, используя Arduino IDE и библиотеки, как они есть (используя плату Arduino в качестве внутрисхемного программатора), без их настройки и работы с другой тактовой частотой.
В вашем заголовке спрашивается о значении конденсаторов, и я думаю, что оно было достаточно освещено - вы должны сопоставить номинальное значение с указанной емкостью нагрузки кристалла (когда последовательно друг с другом, и вычитая некоторую поправку на входную и паразитную емкости ).
Добротность типичной схемы кварцевого резонатора очень высока (возможно, 100 000), и небольшое изменение емкости нагрузки не сильно повлияет на частоту колебаний. Эквивалентная «движущаяся» емкость резонатора достаточно высока, поэтому эффект притяжения нагрузки невелик (обычно измеряется в ppm/pF). Если вы не используете кварц в качестве часов для хронометража, это, вероятно, не будет иметь для вас большого значения - оно будет зависеть от кварца и емкости нагрузки, но, скажем, 5 пФ может привести к разнице в частоте генератора на 30 или 100 ppm.
Поскольку конденсатор может быть 22 пФ, 5 пФ — это большая разница, поэтому допуск и температурный коэффициент не очень важны. Также дешево и легко найти почти идеальные конденсаторы в диапазоне емкостей, используемых для нагрузочных конденсаторов — керамические типы NP0 с допуском 5% являются самыми дешевыми и доступными, и они всегда рассчитаны как минимум на требуемое напряжение (Vdd + 1,2). V, конечно, достаточно). Возьмите значение 27 пФ — Samsung CL10C270JB8NCNC имеет допуск 5%, 50 В, максимальный дрейф +/-30 ppm/°C** и сопротивление изоляции в диапазоне 10G. Все по $7,54 за катушку в 4000 штук, цена Digikey. На частоте 16 МГц разницы между СВЧ и обычными конденсаторами NP0 не было бы заметно (за исключением, конечно, гораздо более высокой цены первых). Возможны всевозможные осложнения (коэффициент напряжения, высокотемпературный коэффициент,
TL;DR Итог: если вы используете наиболее распространенные керамические конденсаторы NP0 вашего любимого размера, производительность вашей схемы не будет ограничиваться конденсаторами практически во всех случаях.
** Обратите внимание, что изменение нагрузочного конденсатора на 30 ppm/K, скорее всего, внесет менее 0,1 ppm/K в изменение частоты колебаний (температурные изменения будут определяться самим кристаллом).
Все зависит от вашего приложения, если время критично для приложения, то значения и типы нагрузочных конденсаторов имеют решающее значение - вы должны принять во внимание паразитную емкость дорожек печатной платы, дрейф емкости в зависимости от температуры и напряжения, диалектный тип и т. д.
Если вам не важна точность часов, любые 18-22 пФ будут работать практически с любым XTAL. На самом деле я пробовал значения в диапазоне от 15 до 33 пФ, но это было просто из-за необходимости. Вы должны быть в диапазоне емкости нагрузки для ваших спецификаций XTAL.
Лоренцо Донати поддерживает Украину