Condensadores de carga diferente (15 y 10 pF) en cristal de cuarzo de 32.768 Hz

  

La pregunta es: ¿va a ser mejor?

Me parece que será un poco mejor ya que reducirá el error entre los dos relojes (los condensadores hacen eso) que ajustan la respuesta de fase del filtro formado alrededor del cristal, la impedancia de salida del silicio y el condensador en la salida. Estoy pensando en las topologías de osciladores de Pierce aquí de esta manera: -

Peroseaplicaigualmenteaotrastopologíasdeosciladoresdecristal.

C1yR1agreganunpocodecambiodefaseadicionalquesenecesitaparahacerqueelcircuitooscileporque,sinqueesténpresentes,nosepuedealentaraunacompuertadeinversiónperfectaparaqueproduzcaunospocosgradosadicionalesynooscile.Estosucededevezencuandoylapreguntavinculadaacontinuaciónestárelacionada.

Porsupuesto,inclusosinR1comocomponentereal,laimpedanciadesalidainternadelacompuertasirvecomoR1.Tengaencuentaqueparaelperforador,elosciladorRpuedeserinternoal"chip" o estar presente en la placa de circuito.

  

Resultó que faltaban por completo los condensadores en el cristal

Siempre habrá capacitancia en la entrada de la compuerta, de modo que las cuentas de tal vez 5 pF y un ligero retraso en el inversor (solo unos pocos nano segundos) pueden provocar el cambio de fase adicional necesario para hacer que el circuito oscile. Sin embargo, algunos circuitos sin capacidad de salida nunca oscilarán.

  

¿Cuáles son las consecuencias de soldar diferentes condensadores al cuarzo?   cristal?

Se le demostraron diferentes capacitancias cuando no se instalaron capacitores reales. El capacitor de entrada podría haber sido de 5 pF y el retraso de la compuerta de inversión provoca el cambio de fase adicional necesario para hacer oscilar el oscilador. Es un poco impredecible, pero puede funcionar.

Aquí hay una imagen de un simulador que hice hace un tiempo que muestra el diagrama de Bode de un cristal de 10 MHz y dos condensadores. Los condensadores de la entrada y la salida de la compuerta se variaron simultáneamente como se muestra. Todo el eje X cubrió alrededor de 100 kHz, por lo que pone en contexto lo poco que puede desplazar un oscilador de cristal en realidad: -

Sivariéelcondensadorentre20pFy10pF,puedeverelrangodefrecuenciadondelafuncióndetransferenciapasaa180grados.Unpocopordebajode10pFhayunpuntoenelqueelcambiodefasenuncaalcanzalos180gradosylaúnicaformaenqueelcircuitooscilaráesconlacompuertadeinversiónenfuncionamientoconsuficientedesplazamientodefaseadicionalporencimadelos180gradosqueseesperaqueentregue.p>

Elcircuitodejarádeoscilarsielinversortienequefuncionaraunafrecuenciaporencimadelnodoantirresonanteparaproducirelcambiodefaseadicionalrequerido.

Imagensuperiortomadademirespuesta aquí .

Aquí hay un gráfico completamente nuevo del cambio de fase cuando solo se varía el capacitor de salida (el capacitor de salida es el que normalmente se asocia con la salida del inversor): -

Oscilará con 20 pF, 10 pF y casi oscilará con cerca de 5 pF, pero una menor y no oscilará teóricamente.

Esas 2 tapas, junto con el cristal, forman un resonador y un divisor de voltaje. Claramente, el oscilador sigue funcionando, con 10pF y 15pF instalados. Lo que sabe es que la relación de 10/15 o 15/10 (dependiendo de qué límite está en el amplificador Vout y cuál está en el amplificador Vin) todavía no está afectando el margen de ganancia del bucle de realimentación. Puede intercambiar las 2 posiciones y determinar si el oscilador aún oscila (mantiene el tiempo) y mantiene el buen tiempo.

Sí, puedes mejorarlo (mantener un mejor tiempo). Suelde una tapa de truco a través de 10pF; un truco es dos cables aislados trenzados juntos para 1/2 "o 1" o 2 ".

Pida prestado un contador de frecuencia y establezca la frecuencia en 1 parte en 300,000 (base de 10 segundos) con una precisión de 10 segundos por mes, o siga experimentando con el límite de trucos durante los meses.

Un artículo escrito hace décadas, por un hombre famoso por Vittoz en los círculos de IC por su trabajo en los osciladores de cristal para la industria relojera suiza, discutió cómo las variaciones de ganancia del amplificador (variaciones de la transconductancia) ponen la capacidad de oscilar en riesgo. Eso me desconcertó. El papel de Eric Vittoz trazó el lugar de la raíz para las variaciones de ganancia, mostrando cómo, para una ganancia muy baja y una ganancia muy alta, los comportamientos del bucle se cruzaron desde el plano izquierdo (con el cambio de fase necesario) hacia el plano derecho (ya no se proporciona el cambio de fase adecuado). Para una ganancia moderada (transconductancia), el oscilador de cristal oscilaría.

Hace un par de años, experimentando con un prototipo de herramienta simulador de fase mag, me di cuenta de que Rout (como dijo Andy) era clave para satisfacer los criterios de Barkhausen de exactamente (EXACTAMENTE) N * 360 grados. Y en el papel de Vittoz, el caso de una transconductancia muy alta, una gran GM que maneja una C, significaba que el ancho de banda era muy alto, la constante de tiempo era muy rápida y se generaba un pequeño cambio de fase en la frecuencia del cristal. p>

He modelado esta situación, para Qs de un billón (10 ^ 12) y amplié a resolución de micro Hz en torno a las resonancias serie y paralela. El Rout (o gm o transconductance) es de hecho parte de la condición del bucle de Barkhausen, debido a la interacción con toda la capacitancia (incluidos los diodos ESD y la capacitancia pin-pin en los marcos de cables de IC) en el amplificador Vout.

La frecuencia nominal de cada XTAL está especificada por el fabricante del cristal y se define en cierta "carga" del cristal. Si la carga difiere, la frecuencia de las oscilaciones también será diferente. Este efecto se llama " pullability del cristal ", y Andy Aka tiene una buena demostración de esta. La capacidad de pulpa típica es aproximadamente + -100 ppm para 5 pF en la desviación de carga total.

A efectos prácticos, sus resultados experimentales indican lo siguiente:

1. sin límites (y solo el IC y el seguimiento de la placa presentan la carga), tiene +115 ppm (5 minutos más rápido en un mes, 43200 minutos).

2. con 15 pF en mayúsculas, tiene -15 ppm (4 min sobre 260,000 min).

3. En base a esto, e interpolación lineal (en la primera aproximación), necesita un límite de 13.2 pF para llegar a 0 ppm. (Puedes hacerlo con 10pF más 3 pF en la parte superior, o simplemente pedir dos gorras de 13 pF de Digi-Key, + $ 7.99 de envío)

NOTA: si la carga se divide de manera desigual, se producirán cambios en las amplitudes de la señal en los extremos del cristal, lo que podría no ser una buena idea.

NOTA2: el 15 ppm es en realidad un muy buen resultado, excelente resultado, ya que generalmente la tolerancia mecánica es aproximadamente de 20 a 50 ppm solo. Más aún, la frecuencia depende bastante de la temperatura ambiente, por lo que su resultado variará según el clima y la estación.

Para obtener una mejor precisión, las personas colocan osciladores (con cristales) en recintos térmicamente estabilizados. Alternativamente, la corrección periódica (una vez a la semana) sobre los servicios de tiempo de Internet también funciona, como se hace en todas las PC en la actualidad.

  

La pregunta es, ¿va a ser mejor?

5min / mes es de aproximadamente 100 ppm. Esos cristales generalmente se especifican a 20 ppm y generalmente a 5 ppm a temperatura ambiente. Para que puedas hacerlo mejor.

La pullabilidad de esos cristales es limitada, algo bueno. 20ppm es típico. en su caso, parece ser 60 ppm.

Una forma fácil de hacer que funcione aquí es con un condensador de truco. Fácilmente hecho. Antes de ir allí, reduciría primero el condensador dentro de 20 ppm, y también lo haría en el lado más rápido (- > menor capacidad de carga).

  

¿Cuáles son las consecuencias de soldar diferentes condensadores al cristal de cuarzo?

lo haría más lento. No es lo que quieres ahora.