¿Cómo se determina / calcula el tamaño de los topes para usar en el voltaje de suavizado?

Encontré una respuesta definitiva en Hoja de datos completa de Atmega328p (comenzando en la parte inferior de la página 50), así que pensé en publicarlo aquí para futuras referencias.

  

Oscilador de cristal de baja potencia

     

Los pines XTAL1 y XTAL2 son introducidos y   salida, respectivamente, de un amplificador inversor que puede ser   configurado para su uso como un oscilador en chip, como se muestra en la Figura   abajo. Se puede usar un cristal de cuarzo o un resonador cerámico. C1   y C2 siempre debe ser igual para ambos cristales y resonadores. los   El valor óptimo de los condensadores depende del cristal o resonador en   uso, la cantidad de capacitancia parásita y el ruido electromagnético de   el entorno. Algunas pautas iniciales para elegir capacitores para   El uso con cristales se da en la siguiente tabla. Para resonadores cerámicos,   Deben utilizarse los valores de condensador dados por el fabricante.

El capacitor de derivación de suministro debe ser de baja impedancia en MHz donde el chip introduce o responde al ruido. Ahora en (digamos) 50MHz, un límite perfecto de 100nF (0.1uF) tiene una impedancia de \ $ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $ = 14m \ $ \ Omega \ $. Por lo general, el regulador de la fuente de alimentación puede responder hasta 250 kHz, donde Xc = 6 \ $ \ Omega \ $, por lo que un pico de 50 mA causará una caída de menos de 0.3V. Sería mejor tener un capacitor de depósito más grande en algún lugar para ocuparse de estos picos, pero el 100nF tratará los picos de alta frecuencia del chip (si el capacitor de bypass está más lejos, hay una inductancia en serie que lo hará). aumentar la caída de tensión). En los primeros días, era más fácil obtener el disco de 0.01uF y ese era el tamaño popular (con un condensador grande, quizás electrolítico o de tantalio, montado en algún lugar de la placa). Ahora es igual de fácil / barato de usar 0.1uF.

Los condensadores de carga en un cristal son otra cuestión: se calculan a partir de la capacidad de carga especificada para el cristal (y deben ser aceptables para el chip). Si no se siguen las reglas, el oscilador puede ser ligeramente inexacto. Si los capacitores son demasiado grandes o demasiado pequeños, es posible que el oscilador no arranque correctamente en todas las condiciones.

Si el cristal se especifica para (digamos) 18pF de carga, los condensadores de carga son 2 * Cload - Cstray- Cinput, por lo que quizás 27 o 33pF.

Conectar las mayúsculas como se muestra desde Vcc a GND no se realiza en general. Puede ayudar a que comience un mal diseño, pero podría causar una operación poco confiable y una fluctuación excesiva si hay mucho ruido en la fuente de alimentación.

Fórmula general: El arudino puede considerarse como una carga de conmutación. ¿Por qué? Porque millones de transistores pueden encenderse o apagarse al mismo tiempo. Los dos casos que más nos preocupan son el caso mínimo y máximo cuando el procesador está dibujando la corriente mínima y máxima.

Por ejemplo, si sabemos que el arudino dibuja 0,5 mA cuando no está haciendo nada y 30 mA máx, esto sería como tener un resistor de 6600Ω todo el tiempo (para una corriente mínima) y un resistor de 110 drawing cuando se está extrayendo la corriente máxima.

Lo interesante es que el cable es la razón por la que tenemos que tener un condensador de filtro de energía, porque tiene inductancia y el cable no puede generar toda esa corriente instantáneamente. (Si tuviéramos un cable súper conductor sin pérdida o inductancia a la fuente de alimentación, no necesitaríamos tapas de filtro).

Debido a que el cable tarda un poco en obtener la fuente de alimentación, debemos almacenarlo localmente en un capacitor. En general, esto se puede calcular, pero es necesario conocer la inductancia del cable, la inductancia y la resistencia de la fuente de alimentación. La resistencia del inductor y la carga pueden modelarse como un circuito RLC . Lo más fácil de hacer, en lugar de medir o estimar la resistencia del cable, es desconectar los condensadores y medir la ondulación con un voltímetro.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El otro ejemplo es un circuito oscilador:

  

¿Explicación básica?   ¿Puede alguien dar una explicación de cómo estos son similares?   o diferente?

Los condensadores son para sintonizar el punto de resonancia del cristal del reloj, son diferentes. Los valores de los condensadores son muy bajos en el rango de pF y dependen del valor del punto de resonancia del cristal, forman un circuito resonante con el cristal.

  

Fórmula general? ¿Puede alguien proporcionar una fórmula general para el cálculo?   Los valores máximos que debería usar en los casos en que el voltaje es   diferente?

Realmente no hay una fórmula, hay tablas, pero el mejor lugar es buscar en la hoja de datos del microprocesador, porque el circuito del variador es ligeramente diferente entre los microprocesadores.

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