Мне нужна помощь в выборе нагрузочных конденсаторов для 32,768 кГц XTAL в дизайне, над которым я работаю.
Это немного долго, но большие вопросы таковы: насколько важно правильно определить значения крышки нагрузки и насколько важна паразитная емкость трасс и выводов при определении этого.
Мое устройство использует SoC TI CC1111 и основано на эталонном дизайне USB-ключа, доступного от TI. Для CC1111 требуется высокоскоростной (HS) генератор на 48 МГц и низкоскоростной (LS) генератор на 32 кГц. Эталонная схема использует кристалл для генератора HS и внутреннюю RC-цепь для генератора LS. Однако CC11111 может быть подключен к кварцевому генератору 32,768 кГц для лучшей точности, что мне нужно.
В спецификации CC1111 приведена формула (стр. 36) для выбора значений для нагрузочных конденсаторов. В качестве проверки работоспособности я использовал эту формулу для расчета значений для пределов, используемых с 48 МГц XTAL в эталонном дизайне. Я полагал, что должен получить примерно те же числа, которые фактически используются в дизайне. Но значения емкости, которые я придумаю, не соответствуют значениям, используемым TI, поэтому я немного обеспокоен.
Детали моей работы приведены ниже, но в итоге в спецификации на кристалл 48 МГц сказано, что для этого требуется нагрузочная емкость 18 пФ. Оба нагрузочных конденсатора, используемые в эталонном дизайне, имеют 22 пФ. Формула таблицы данных CC1111 для соотнесения емкости нагрузки, видимой на выводах xtal, со значениями для конденсаторов нагрузки ( и C b ):
Включение 18 пФ для и 22 пФ для C a и C b означает, что C p a r a s i t i c должно быть 7 пФ. Тем не менее, данные указывают, что это значение обычно составляет 2,5 пФ. Если бы я использовал этот совет, я бы получил C a = C b = 31 пФ, а не 22 пФ, как на самом деле используется в эталонном дизайне.
Альтернативно, в соответствии с примечанием к заявке TI AN100 ,
где « представляет собой сумму емкости в C x , паразитной емкости в следе PCB и емкости в выводе кристалла. Сумма двух последних частей обычно находится в диапазоне 2 - 8 пФ «.
Если = C 2 = 22 пФ, вы получаете C ′ 1 = 2 * 18 пФ = 36 пФ, так что паразитная емкость, связанная с каждой клеммой трасса +, составляет 36 пФ - 22 пФ = 14 пФ, что находится за пределами 2 - Диапазон 8 пФ, указанный в AN100.
Я спрашиваю все это, потому что я обеспокоен тем, что, если я выберу неправильные значения нагрузочного конденсатора, он либо не будет работать, либо частота будет неправильной. Насколько чувствительны эти типы кристаллов к значениям загрузочной крышки?
Детали моего слежки:
Из Partlist.rep (BOM), включенного в zip-файл эталонного дизайна, кристалл (X2) и два нагрузочных конденсатора, к которым он подключен (C203, C214):
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
Таким образом, нагрузочные конденсаторы имеют значение 22 пФ. Кристалл, основанный на ответе на предыдущий вопрос на форуме TI E2E для соответствующего устройства, представляет собой эту часть:
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
Значение 18 пФ берется из таблицы данных для ABM8-48.000MHz-B2-T .
Спасибо за вашу помощь.
Если вы пытаетесь сохранить точное время в течение длительного периода, вам, вероятно, понадобится как-то откалибровать систему, поскольку начальная точность в 20 частей на миллион, обычно указанная для этих кристаллов, даст вам 15-минутную ошибку за год до даже глядя на конденсаторы, кристальный темп (огромный) и кристальный дрейф. Некоторые процессоры PIC имеют систему калибровки, которая может компенсировать погрешность в несколько сотен миллионных долей, но вам необходимо калибровать ее в процессе производства или на лету во время использования. Температурная компенсация кристалла во время работы имеет решающее значение, если ваша система будет работать более чем на несколько градусов от 25ºC. В целом, стабильность конденсатора обычно важнее, чем начальный допуск.
источник