¿Cuál es el impacto de la estabilidad de frecuencia, ESR y capacitancia 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 podría 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 esa señal de reloj.

Puede 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, principalmente la frecuencia es importante. También debe seguir las recomendaciones de la hoja de datos del fabricante del cristal, allí la capacitancia de carga es importante.

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

Además, un parámetro como la precisión de 20 ppm suele ser irrelevante, ya que los cristales ya son muy precisos por sí mismos. Además, al microcontrolador en sí mismo no le importa la precisión, aún funcionaría incluso si el reloj es extremadamente inexacto y varía con la temperatura y demás.

Probablemente sería mejor para usted elegir un oscilador de cristal en lugar de un cristal . Simplemente lo compra y funciona, y está garantizado que comenzará y se ajustará a las especificaciones establecidas.

Si está utilizando un cristal, debe considerar la potencia de accionamiento, la capacitancia de carga, la precisión y otras cosas. En la ficha técnica te recomiendan consultar con el fabricante del cristal para obtener información. Es probable que el fabricante de cristal sea igualmente inútil y le señale de nuevo al fabricante de circuitos integrados.

Debe obtener la capacitancia de carga correcta. Consulte las fórmulas para calcularlo, que no repetiré aquí, no es simplemente la capacitancia de carga indicada para el cristal, es el doble menos la capacitancia integrada en el chip o existente de forma parásita.

Si supera la potencia máxima de la unidad, puede causar un envejecimiento prematuro o incluso la falla del cristal. Este 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 de los cristales de estilo HC-49. Una VSG más baja es mejor. Algunos fabricantes de cristales recomiendan medir la potencia de accionamiento típica, lo que requiere sondas FET especiales. Puede determinar un límite superior para la potencia de accionamiento del ESR, pero eso puede ser demasiado restrictivo. Los cristales de diapasón 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 de accionamiento.

En cuanto a si la deriva de frecuencia y la precisión inicial son un problema potencial para usted, solo usted sabe qué uso le está dando al chip, por lo que es completamente para que lo evalúe desde el punto de vista del sistema.

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

Son baratos, fiables 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.

ejemplo

Puede haber volúmenes de libros sobre cómo hacer un TCXO de 1 ppm ahora, pero a mediados de los 90 hicimos uno por alrededor de $ 1 usando plantillas especiales para clasificar instantáneamente xtals y varicaps para tempco y C (V1 / V2) usando cristales de 25 centavos y un algoritmo de tercer orden que creé para el sintetizador Tx de 928 MHz controlado por HC11.

Muchos osciladores para MCU están diseñados de manera similar. Por lo tanto, puede encontrar más información en otra hoja de datos, preferiblemente del mismo fabricante. También puede buscar informes de aplicaciones sobre los relojes de la CPU. Descubrí que incluso si se omiten los condensadores, la MCU funciona bien. Tal vez porque hay suficientes capacitancias parásitas, generalmente 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, trato de seguir los consejos solo para estar seguro.