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    晶體振蕩器的負載電容如何快速選?

    發布時間:2019-04-22 責任編輯:xueqi

    【導讀】以下介紹一種常見的用并聯負載電容配置晶振的方法,也即皮爾斯振蕩器(Pierce振蕩器)。通常來說,給晶振選擇負載電容最好的切入點是規格書上的物料驅動標稱值。我們就以ATMEGA328PB-MU為例。
     
    請注意,16MHz晶體用于5V應用。與此同時,像3.3V這樣的較低電壓需要在應用中使用較慢的晶體。Microchip規格書中的建議是:在3.3V應用中把晶體速度設置為8MHz。
     
     
    Ce是外部電容,電路圖中為C1和C2
    Ci是引腳電容
    CL是晶體原廠定義的負載電容
    CS是單片機上的一個XTAL引腳上的總寄生電容
    我們繼續以原廠評估板上的元件為例,即ATMEGA328PB-XMINI。
     
    評估板上使用的晶體的零件料號為: TSX-3225 16.0000MF09Z-AC3; 原廠為該晶體指定的負載電容為9pF。
     
    一般寄生電容值通常介于2pF至5pF之間。確保將晶體放置在盡可能靠近單片機的位置,以避免由此值可能出現的問題。
     
    所以套用上面的公式:(2 x 晶體負載電容)- 寄生電容
    (2 x 9pf)- 5pf = 13pF
     
     
    XplainedMini ATMEGA328PB板的電路圖顯示它們使用了12pF負載電容,多數情況下,上述信息足以實現振蕩電路。
     
    然而,由于大多數人無法測量實際的寄生電容,因此寄生電容值具有不確定性。并且,設計人員也可能沒有把晶體放在盡可能靠近零件的位置。
     
    大多數情況,晶振可靠性至關重要,且環境溫度可能會影響電容應用,在此情況下,設計人員可以遵循一種稱為安全系數的做法。
     
    用安全系數進行測試的快速方法是基于上述負載電容公式,在本例中將13pF視為起始點,并將電容值逐步代入電路中,使其低于和高于示例電路圖中提供的12pF值,直到電路出現故障。
     
    記錄低于和高于13pF的故障值。假設,此例中電路在5pF和25pF時出現故障。取5pF和25pF的中位數,即 (5pf + 25pF)/2 =15pF。
     
    此外,如果是復雜的應用場景,則需要在現場溫度下進行這些測試。
     
    該測試將考慮電路中的寄生電容,新值15pF將比提供的公式更可靠。如果對電路可靠性的要求較高,或者作為排除間歇性晶體故障的方法,建議應用此測試方法。
     
    晶體振蕩器的一個缺點是機械沖擊/振動會導致它們失效,在這些情況下,建議使用外部MEMS振蕩器。
     
    原創:Digi-Key
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