¿Cuál es el impacto de la estabilidad de frecuencia, el ESR y la capacidad de carga de un cristal en los microcontroladores?

El cristal en combinación con el circuito del microcontrolador forma un oscilador de cristal. La función de este circuito es proporcionar un reloj para el microcontrolador.

También puedes usar la Sugerencia de Spehro y usar un oscilador de cristal externo. Eso combina un cristal y un circuito que contiene todo lo que se necesita para hacer que la señal del reloj.

Podría ser un poco más barato usar un cristal en lugar del oscilador de cristal. Sin embargo, debe seguir las recomendaciones de la hoja de datos del microcontrolador con respecto a ese cristal, ya que principalmente la frecuencia es importante. También debe seguir las recomendaciones de la hoja de datos del fabricante del cristal, ya que la capacidad de carga es importante.

No es difícil entender esto "bien", pero hacerlo mal y simplemente no funcionará y eso será un dolor.

También un parámetro como la precisión de 20 ppm es a menudo irrelevante ya que los cristales por sí mismos ya son muy precisos. Además, al microcontrolador en sí no le importa la precisión, aún funcionaría incluso si el reloj es extremadamente impreciso y varía según la temperatura y otras cosas.

Probablemente sería mejor para ti elegir un oscilador de cristal en lugar de un cristal . Simplemente lo compra y funciona, y está garantizado para comenzar y cumplir con las especificaciones indicadas.

Si está utilizando un cristal, entonces debe considerar la potencia de la unidad, la capacidad de carga, la precisión, entre otras cosas. En la hoja de datos le recomiendan que consulte al fabricante del cristal para obtener información. Es probable que el fabricante de cristal sea igualmente inútil y lo lleve de vuelta al fabricante de circuitos integrados.

Debes obtener la capacidad de carga correcta. Consulte las fórmulas para calcularlo, que no repetiré aquí, no es simplemente la capacitancia de carga establecida para el cristal, es el doble que menos cualquier capacitancia incorporada en el chip o existe de forma parasitaria.

Si excede la potencia máxima de la unidad, puede provocar un envejecimiento prematuro o incluso la falla del cristal. Esto es más un problema potencial con los cristales SMT más pequeños que tienen una potencia de accionamiento máxima de 100 uW o menos en comparación con los mW para los cristales estilo HC-49. Baja ESR es mejor. Algunos fabricantes de cristal recomiendan que mida la potencia de accionamiento típica, que requiere sondas FET especiales. Puede determinar un límite superior a la potencia de la unidad desde el ESR, pero puede ser demasiado restrictivo. Los cristales de la horquilla de sintonización de baja frecuencia (como el cristal típico de 32.768 kHz que su chip puede usar para uno de los osciladores) generalmente requieren una resistencia en serie para limitar la potencia del variador.

En cuanto a si la desviación de la frecuencia y la precisión inicial son un problema potencial para usted, solo usted sabe a qué uso le está dando el chip, por lo que esto lo tiene que evaluar por completo desde el punto de vista del sistema.

Si le preocupa la sensibilidad al tiempo y la frecuencia y no sabe lo suficiente sobre el diseño de XTAL OSC, entonces definitivamente desea un chip Crystal Clock.

Son baratos, cómodos y tienen una variedad de opciones de estabilidad y tolerancia.

Elegiría un chip TCXO de $ 1 ~ 2 (1k) Elija entre las ppm deseadas sobre la temperatura. 10 ppm, 5, 3,2.5,2,1 ppm.

example

Puede haber volúmenes de libros sobre cómo hacer un TCXO de 1 ppm a estas alturas, pero para mediados de los 90, hicimos uno por alrededor de $ 1 usando plantillas especiales para ordenar de forma instantánea los xtals y varicaps para tempco y C (V1 / V2) usando 25 Cristales de centavo y un algoritmo de 3er orden que creé para el sintetizador Tx de 928 MHz controlado por HC11.

Muchos osciladores para MCUs están diseñados de manera similar. Por lo tanto, puede encontrar más información en otra hoja de datos preferiblemente del mismo fabricante. También puede buscar los informes de la aplicación relativos a los relojes de la CPU. Encontré que incluso si se omiten los condensadores, la MCU funciona bien. Tal vez porque hay suficientes capacitancias parásitas alrededor, estas usualmente están en el rango de pF. Pero mis circuitos son para enseñar y puedo simplificar muchas cosas sin penalización para ahorrar tiempo y componentes. Pero si diseño para un mercado, entonces trato de seguir los consejos solo para estar seguro.