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          FC-135晶振在低功耗處理器應如何選擇負載電容

          發布日期:2023-10-23 點擊次數:840 文章出處:www.akf2.com

            在晶振型號選型中,往往我們會非常重視客戶對晶振參數的完整性描述,特別是負載電容這一項,相信很多工程師或者采購都有所體會,并且還會十分納悶,晶振內部還有電容值嗎?是的,并且這一電容值與兩端的電容之間有一個非常重要的計算公式

            其中,這里的 Ci 表示振蕩電路的實際負載電容( CL晶體單元的負載電容), Cs 則表示印制基板的導線圖案和部品的寄生電容等,一般按2-3pF計算。Cg 和 Cd 是振蕩電路的負載電容。這個計算公式能夠幫助我們精準的計算電容值,使得各電路之間的參數得到穩定的運行。但是在一些特殊電路應用中,也并不會完全依賴計算方式。例如,日本晶振工廠EPSON愛普生有一款通用的晶振型號FC-135,在ST公司的BlueNRG-MS低功耗藍牙網絡協處理器應用中,該器件對晶振的要求如下:

            根據此要求,本著晶振負載電容越小功耗越低、越容易起振的特點,我們選擇EPSON晶振的FC-135 32.768kHz 7.0PF +-20.0PPM,具體參數如下:


            假設CL=7PF,套入公式,Cg 和 Cd值相同,最后可以得出Cg和Cd的值為10PF,但按照EPSON計算的匹配結果來看

            當外接的兩個電容分別是12pF時,晶振就已經不能起振了,而且最合理的匹配電容應該是15pF最合適,遠遠不是計算出來的10pF。所以,并不是所有的電路都可以按照公式計算出來的值進行匹配,對有些特殊芯片,特殊應用場合,僅根據計算出來的值進行產品設計,可能會帶來產品不能正常工作的情況發生,給產品的可靠運行帶來隱患,而客戶會誤認為是晶振不好,造成誤診。


            究其原因,我們分析可能是因為BlueNRG-MS是低功耗處理器,晶振接口驅動能力相對比較弱,導致當匹配的負載電容越小,晶振的驅動越低,當電容小到一定值時(本電路是12pF),就不足以驅動晶振,導致晶體震蕩不起來。
            從數據我們了解到,使用FC-135 32.768kHz 7pF +-20ppm時,精度是9.7ppm,此時驅動功率0.003uW,遠遠小于晶體承受的最大值。此時的起振能力是2050K,遠遠大于5倍的等效電阻(350k)。
          綜上所述,對于特殊芯片電路,晶振的選型是不完全遵循常規法則的,是與晶體理論相違背的,即不能完全按照晶體負載電容越小越容易起振的理論,來選擇晶振,這樣會造成振蕩回路飽和,從而導致啟動失敗。如果要使產品可靠穩定的運行,最好做晶體的匹配測試,EPSON就提供這種完全免費的增值服務,這樣經過匹配測試的產品才能可靠放心的使用。

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