¿Es crítico el valor de los condensadores de carga XTAL para ATmega328p @ 16MHz?

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Voy a tratar de ensamblar un circuito basado en MCU utilizando un ATmega328P-PU (Arduino UNO se redujo a partes esenciales como en este tutorial ).

He revisado muchas publicaciones en EE.SE sobre los condensadores de carga para XTALs de generadores de reloj y parecen centrarse principalmente en comprender su función o seleccionar el valor de capacitancia correcto, pero poco se dice acerca de la tolerancia u otros parámetros del condensador, además de esta respuesta por Russel McMahon , que señala algunas advertencias.

Dado que para esta aplicación se recomiendan tapas de cerámica de 18 & div; 22 pF (ver enlace arriba), ¿son esas especificaciones suficientes (además del voltaje de trabajo? Supongo que las tapas de 50 V son más que suficientes), es decir, ¿puedo elegir alguna? 22pF-50V tapa y eso es todo? ¿Es crítica la elección con respecto a otros parámetros de la tapa (tolerancia, fuga, etc.)? En particular, ¿son adecuadas las tapas cerámicas multicapa (he visto que algunas tiendas en línea destacan la diferencia entre una capa y una multicapa, por lo que me pregunto si es importante para esta aplicación)?

EDIT

Por crítico quiero decir que el generador de reloj puede no oscilar o que tendrá un comportamiento errático o que se impide el funcionamiento general del circuito. No estoy interesado en la precisión de alta frecuencia en la medida en que el circuito interno funcione de manera confiable (por ejemplo, "crítico" sería si el UART no puede comunicarse con una placa Arduino porque la frecuencia del reloj es muy diferente). El propósito es grabar el firmware utilizando el IDE de Arduino y las bibliotecas tal como están (utilizando una placa Arduino como programador en circuito), sin personalizarlas y hacer frente a una frecuencia de reloj diferente.

    
pregunta Lorenzo Donati

2 respuestas

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Su título pregunta sobre el valor de los condensadores, y creo que se ha cubierto adecuadamente: debe hacer coincidir el valor nominal con la capacidad de carga especificada del cristal (cuando están en serie entre sí , y restando algo de margen para entrada y capacitancia parásita).

La Q de un circuito de resonador de cristal típico es muy alta (quizás 100,000), y un pequeño cambio en la capacidad de carga no afectará mucho la frecuencia de oscilación. La capacitancia "motora" equivalente del resonador es bastante alta, por lo que el efecto de tracción de la carga es pequeño (medido generalmente en ppm / pF). Si no usa el cristal durante un tiempo, es probable que no haya mucha diferencia para usted; variará con el cristal y la capacidad de carga, pero, digamos, 5pF puede hacer una diferencia de 30 ppm o 100 ppm en la frecuencia del oscilador.

Dado que el capacitor podría ser de 22 pF, 5 pF es un gran cambio, por lo que la tolerancia y el coeficiente de temperatura no son muy importantes. También es barato y fácil encontrar capacitores casi perfectos en el rango de capacitancia utilizado para los capacitores de carga; los tipos de cerámica NP0 con tolerancias del 5% son los más baratos y más disponibles, y siempre están clasificados para al menos el voltaje requerido (Vdd + 1.2 V es ciertamente suficiente). Tome el valor de 27pF: un Samsung CL10C270JB8NCNC tiene una tolerancia del 5%, 50V, deriva máxima de +/- 30ppm / ° C ** y resistencia de aislamiento en el rango de 10G. Todo por $ 7.54 por un carrete de 4.000 piezas, precio Digikey. La diferencia entre las tapas de microondas y NP0 ordinarias no se notaría a 16MHz (excepto, por supuesto, por el precio mucho más alto del primero). Hay todo tipo de complicaciones (coeficiente de voltaje, coeficiente de alta temperatura, microfonía, envejecimiento) asociadas con los capacitores cerámicos de alto valor que no se aplican mucho, si es que lo hacen, a las piezas NP0.

TL; DR Línea inferior: si usa los capacitores cerámicos NP0 más comunes en su tamaño favorito, el rendimiento de su circuito no estará limitado por los capacitores en casi todos los casos.

** Tenga en cuenta que un cambio de 30 ppm / K del condensador de carga probablemente contribuiría con un cambio de menos de 0.1 ppm / K a la frecuencia de oscilación (los cambios de temperatura estarán dominados por el propio cristal).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Todo depende de su aplicación, si el tiempo es crítico para la aplicación, entonces los valores y tipos de los condensadores de carga son críticos: debe tener en cuenta la capacitancia parasítica de las pistas de PCB, la capacidad de la capacitancia con la temperatura y el voltaje, el tipo dialéctico, etc.

Si no te importa la precisión del reloj, cualquier cosa 18-22pF funcionará con casi cualquier XTAL. He probado valores en el rango de 15 a 33pF en realidad, pero eso fue solo por empujar la suerte por necesidad. Debe estar en el rango de capacidad de carga para sus especificaciones XTAL.

    
respondido por el miceuz

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