¿Para qué se utilizan los cristales de 12,000393 MHz?

Los encontré en www.digikey.com , y aparentemente están fabricados por diferentes fabricantes, por lo que debe haber algún uso para ellos. ¿Para qué se usan?

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y por qué ? El módem de 2400 baudios no ofrece una explicación: un cristal de 12 Mhz es mejor para eso que el de 12.000393 Mhz.

Hay muchas otras frecuencias posiblemente interesantes, como 2.097152, 3.342336, 4.194304, 4.433619, 8.867238, 12.865625, 17.734475, etc. Quizás la pregunta podría extenderse para incluir estas (y quizás otras que me he perdido).
@Thorn: pero esos no tienen una frecuencia cercana como alternativa. El 12000393 es solo 33 ppm desde 12 MHz, que incluso puede estar dentro de las tolerancias.
El comentario (¿ahora eliminado?) sobre las frecuencias DTMF parece encajar bien: significa que necesita crear 8 frecuencias para DTMF y otras 5 para la transferencia de datos (1070/1270/1800/2025/2225 Hz), y todas necesita estar 0.01% dentro de las especificaciones...
@FedericoRusso: En algunos casos, puede ser necesario tener dos frecuencias cercanas, pero asegúrese de que una de ellas esté por encima de la otra. Por ejemplo, la tasa de modulación de datos real en un módem de 1200 o 2400 baudios es ligeramente superior a 1200 o 2400 baudios; el módem insertará bits de parada adicionales según sea necesario al transferir datos desde la conexión RS-232 de 1200 o 2400 baudios al modulador de datos un poco más rápido. Aún así, la tasa de modulación de datos del módem es más de 33 ppm por encima de la tasa nominal de 1200 o 2400 baudios.
@hli: comenté en esa respuesta eliminada que el error de un cristal de 12 MHz es inferior al 0,004 %, lo que es realmente insignificante; esos circuitos integrados DTMF usaban filtros de paso de banda analógicos, no eran tan críticos en ningún lugar, ciertamente no el 0.01% que afirmas.
La práctica de ingeniería básica de @stevenh sería que los detectores se diseñaran para aceptar un rango mucho más amplio, con los transmisores necesarios para producir dentro de uno mucho más estrecho.
@Chris: de acuerdo, pero de qué nivel de error estamos hablando: 33 ppm. Un cristal estándar en ese momento puede haber tenido una tolerancia de 50 ppm + tempco.
@stevenh: las frecuencias DTMF tienen una precisión superior (¿inferior?) al 1,5%, pero las señales del módem deben ser mucho más precisas. V.29 establece que la frecuencia portadora de 1700 Hz no debe desviarse más de 1 Hz, que es 0,5 % (que aún es más que el 0,1 % que pretendía escribir en lugar del 0,01 %...)
@hli: si se requiere un 0,5 %, supongo que está de acuerdo en que una frecuencia que se desvía un 0,003 % de 12 MHz no tiene sentido.
@Thorn Esta respuesta tiene una buena explicación de cómo las tasas de baudios pueden dar como resultado esas otras frecuencias impares.
Podría sacar un cristal de 400 Hz con un condensador de carga. Sería extraño vender un cristal así, en lugar de decir "12.000MHz con carga de 32pf". Pero he visto surgir cosas extrañas de aquellos que no conocen su historia.
@stevenh - tienes razón. Pero la parte interesante es que con un cristal de este tipo puedes tener todas las frecuencias del módem y DTMF muy cerca de donde deberían estar (dentro de 0,1 Hz, si no recuerdo mal este comentario, no lo verifiqué). Mi otra suposición (como se comenta a continuación) sería que la implementación real debe garantizar que el reloj generado no se sincronice con el reloj de datos, sino que sea un poco más rápido.
@hli: suponiendo que el reloj de 12.000393 MHz sea exacto y que lo divida ligeramente por encima de 2400 Hz, aún no tiene la garantía de que el reloj sea más alto que la velocidad de datos. En modo asíncrono, la especificación V.22bis requiere que el receptor acepte tasas de señalización entre 2400 y 2455 bps.
@jarnbjo: por eso lo llamé 'una suposición'. En realidad, ninguno de nosotros aquí tiene idea de por qué es así :(

Respuestas (5)

Editar: después de volver a esta pregunta una semana después de la publicación original, estoy bastante seguro de que mi respuesta aquí es incorrecta. Por favor, vea los comentarios para la discusión. Si bien la mayor parte de la discusión es correcta, mi presunción en esta respuesta acerca de cómo los fabricantes especifican la frecuencia parece ser incorrecta . En particular, la frecuencia se especifica en el valor especificado exacto de C carga , no en la frecuencia media que puede resultar del rango de C_carga tolerable.

Un cristal, a diferencia de un oscilador , depende de la capacitancia de carga proporcionada por el usuario para determinar su frecuencia de oscilación:

Agregar capacitancia adicional a través de un cristal hará que la resonancia paralela se desplace hacia abajo. Esto se puede utilizar para ajustar la frecuencia a la que oscila un cristal. Los fabricantes de cristales normalmente cortan y recortan sus cristales para tener una frecuencia de resonancia específica con una capacitancia de "carga" conocida añadida al cristal. Por ejemplo, un cristal destinado a una carga de 6 pF tiene su frecuencia de resonancia paralela especificada cuando se coloca un condensador de 6,0 pF a través de él. Sin esta capacitancia, la frecuencia de resonancia es mayor.

El rango de tolerancia de capacitancia de la capacitancia proporcionada por el usuario se centra alrededor del valor nominal de la capacitancia. Sin embargo, la relación entre la capacitancia de carga y la frecuencia no es lineal:

ingrese la descripción de la imagen aquí

(Para obtener información general, consulte el gráfico en la página 4 y la discusión en la página 3 )

En la figura 2,

  • fes la frecuencia nominal del cristal (en verde),
  • C_loades la capacitancia de carga nominal (en verde), y
  • miny max(en rojo) denotan los mínimos y máximos de los rangos de tolerancia.

El resultado de la no linealidad es que la frecuencia en la media del rango de tolerancia de la capacitancia (la línea morada) no se corresponde con la media del rango de tolerancia de frecuencia f.

Es convencional que los fabricantes definan los valores nominales de los componentes como la media de sus valores tolerables más altos y más bajos dada una lista de condiciones. Las condiciones dadas para el cristal en este caso son C_load+/- tolerancia.

En relación con la frecuencia en la capacitancia de carga nominal (la línea morada), la capacitancia de carga tolerable más baja C_load_minda como resultado un cambio de frecuencia hacia arriba (a f_max) más alto que el que la capacitancia de carga tolerable más alta C_load_maxcausa un cambio hacia abajo (a f_min). Esto significa que el valor nominal de la frecuencia del cristal, que fse define por convención como la media de las frecuencias más alta y más baja, será ligeramente mayor que la frecuencia que resulta si la capacitancia de la carga es exactamente el valor nominal de la carga. capacitancia (la línea morada).

Esa frecuencia media ligeramente más alta es de donde provienen los números después del punto decimal en la frecuencia nominal de 12.000393 MHz.

De acuerdo con esto, no debería haber frecuencias de cristal como 12.000 MHz, 4.000 MHz, 10.000 MHz, etc. Todos deberían ser 4,000123 MHz o 10,000456 MHz.
Todavía no lo entiendo. Cuando la frecuencia media que obtiene es más alta que la especificada, y desea tener, en la mayoría de los casos, la especificada, ¿debería la frecuencia del cristal elegida ser más baja que la que necesita? Si quiero obtener 12,000000 MHz y estar en 50 ppm más o menos, ¿no debería usar un cristal de 11,999800 MHz, de modo que mi rango de frecuencia esté entre 11,999000 y 12,001000 MHz?
Además, los requisitos de frecuencia de los chips mencionados anteriormente también dan esta frecuencia como requisito cuando se utiliza un oscilador externo. Así que no parece tener que ver con la precisión de la frecuencia.
@hli Tiene un buen punto y planteó otra pregunta: ¿Cuál es el significado de la frecuencia nominal que especifican los fabricantes? ¿La frecuencia de 16,000312 MHz especificada en los datos del RC224AT ​​se refiere a la frecuencia de resonancia en serie? ¿La frecuencia de antirresonancia? ¿O es la frecuencia de resonancia paralela dada una capacitancia de carga particular? Esa pregunta está aquí .
@hli Supongo que se refiere a la hoja de datos RC224ATL. Esa hoja de datos especifica un cristal de 16.000312 MHz con 56 pF +/- 5% de capacitancia de carga. No especifica una frecuencia de entrada máxima o mínima a XTLI.
@hli Mi primer comentario aquí fue confuso y no creo que sea útil ni vaya en la dirección correcta. lo he borrado Toda esta discusión depende de la respuesta a esta pregunta .

Parece ser utilizado en módems antiguos (hasta 2400 baudios parece). Encontré varios enlaces que describen el contenido de los módems antiguos de 2400 baudios, y todos enumeran un cristal como componente. Pero desafortunadamente no he encontrado un circuito hasta ahora.

Pero no puedo ver qué frecuencia objetivo puede crear que un cristal de 12 MHz no puede (después de todo, 12 MHz dividido por 5000 es exactamente 2400). Creo que las razones están en algún lugar enterrado en los antiguos estándares de módem (V.22bis y anteriores), pero para esto necesitas a alguien que los sepa de memoria...

No sé por qué se requiere una frecuencia tan extraña, pero se utilizan, por ejemplo, para controlar el chip de módem integrado Rockwell RC224AT/1.

Bueno, DSP puede volverse raro. Si tiene algo que ver con las funciones de Bessel, no publicaré la respuesta :)

Informe de fallo:

Tan cerca, pensé, pero todavía no hay galleta :-)

Versión manual y realmente legible de ese circuito aquí, pero aún no hay una pista real. Tenga en cuenta que el cristal PUEDE funcionar en modo de 3er (u otro) sobretono.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto no parece una respuesta, pero averiguar cómo le dice al chip del módem que tiene un cristal de 12,000393 MHz en lugar de 16,000312 MHz podría conducir a un descubrimiento. Si esto fuera una película, habría una búsqueda para localizar al tipo que la diseñó...
@Chris: no es una respuesta, pero confirma la tendencia de las otras respuestas (incluida la eliminada): ¡esto es claramente una cuestión de módem!
La hoja de datos RC224AT ​​tiene esto en la página 2-12. Para cada tasa de baudios, el generador de tasa de baudios se programa en consecuencia. Se usa una frecuencia base de 115200Hz, por lo que con el cristal de 12MHz, en lugar de un divisor de 48 para 2400 baudios, se debe usar un divisor de 36.
@ChrisStratton - "Esto no parece ..." -> Es por eso que se titula "Informe de falla". El objetivo era ser útil. Lo agregué ya que se suma al cuerpo de conocimiento hasta el momento, demuestra dónde se usa un xtal en un circuito típico y proporciona un circuito de módem comercial completo usando uno. Un poco difícil de encajar en un comentario. Claro, podría haber dejado la imagen, pero informa a las personas lo suficientemente bien como para no tener que indagar. et al. Lo que.
Dado que existen muchas otras implementaciones de módem (incluso para los mismos estándares Vx) que usan frecuencias adecuadas (es decir, con divisores enteros para las frecuencias deseadas), creo que tiene más que ver con la implementación real, en lugar de ser un requisito general . Puede ser que requiera que la señal del reloj esté ligeramente desincronizada con las señales procesadas (por ejemplo, sincroniza en un cuadro de inicio, y cuando llega el siguiente cuadro de inicio, se encuentra en medio de un período de reloj, y no en un cuadro de reloj). borde). Pero esto también es solo una suposición.

La respuesta parece aburrida: están configurados en esas frecuencias específicas para garantizar que sean >=12.000000mhz en todo su rango de temperatura.

¿Porqué sería eso necesario? ¿No sería mejor tener tolerancias positivas y negativas, para que la desviación máxima sea menor?
¿Para qué se utilizan los cristales de 12,000393 MHz?
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