Электрон схемаларда кристалл осиляторлар - иң еш очрый торган сәгать чыганакларының берсе. Кристалл осиллаторның гадәттә осли башлавын һәм тотрыклы эшләвен тәэмин итү өчен, чылбырдагы тышкы йөк конденсаторлары аның йөк сыйдырышлыгына нигезләнеп эшләнергә тиеш (CL дип атала). Конденсаторның дөрес булмавы тибрәнүне башлауда, ешлыкның тайпылышын арттыруда, хәтта системаның тотрыксызлыгында кыенлыклар тудырырга мөмкин.
Бу мәкалә кристалл осиллатор йөк сыйдырышлыгының мәгънәсен, тышкы конденсаторларны исәпләү ысулын һәм схема дизайнындагы практик уйлануларны җентекләп аңлатыр.
1. Бәллүр осиллаторның йөк сыйдырышлыгы (CL) нәрсә ул?
Бәллүр осиллатор җитештерүчеләре, гадәттә, 18pF, 20pF, 12pF һ.б. кебек мәгълүматлар таблицасында номиналь йөк сыйдырышлык кыйммәтен күрсәтәләр, димәк, кристалл бу конденсатор йөк астында номиналь осылу ешлыгына ирешү өчен калибрланган.
Башка сүзләр белән әйткәндә, кристалл осиллатор төгәл ешлыкны эквивалент йөк сыйдырышлыгы CL тигез булганда гына чыгара ала.
2. Тышкы конденсаторлар йөк сыйдырышлыгына ничек тәэсир итә?
Гомуми кристалл осиллатор схемасы түбәндәгечә:
C1 һәм C2 - тышкы яктан GND белән тоташтырылган ике конденсатор (гадәттә чип конденсаторлары);
XTALның ике очын да кристалл осиллаторның ике кадакына тоташтыралар;
Чынлыкта, кристалл осиллаторның эквивалент йөк сыйдырышлыгы CL C1 һәм C2 серияле тоташу белән алына, шулай ук PCB такта һәм төрү белән кертелгән паразитик сыйдырышлык Cp.
3. Хисаплау формуласы: Тышкы сыйдырышлык кыйммәтләрен CL нигезендә ничек алырга?
Эквивалент йөк сыйдырышлыгы формуласы түбәндәгечә:
Маркалар:
C1, C2: Конденсаторлар GND белән тышкы тоташтырылган;
Cp: PCB эзләре, төрү һ.б. кертелгән паразитик сыйдырышлык (гадәттә 2pF ~ 5pF, аны симуляция яки тәҗрибә ярдәмендә бәяләргә мөмкин);
CL: Номиналь йөк сыйдырышлыгы кристалл осиллатор мәгълүматлар таблицасында бирелгән.
[Мисал иллюстрациясе]
Кристалл осиллатор спецификациясе CL=18 pF, һәм PCB паразитик сыйдырышлыгы Cp ≈ 5pF дип уйлагыз. Тиешле C1 һәм C2 алу өчен:
Башта формулага алыштырыгыз:
C 1=C 2=C дип уйлагыз, формула гадиләштерә:
C өчен чишегез:
Шуңа күрә C 1=C 2=27 pF тышкы конденсаторларны кулланырга киңәш ителә (стандарт кыйммәт).
4. Ни өчен туры килмәгән тышкы сыйдырышлык проблемалар тудыра?
Ешлык тайпылышы: Әгәр тышкы сыйдырышлык бик кечкенә яки артык зур булса, кристалл осиллатор аның номиналь ешлыгыннан тайпылыр, система сәгатенең тайпылышына китерер;
Авыр яки тотрыксыз осылу: Артык йөк табышны киметәчәк, бу кристалл осиллаторының осли башламаска яки ешлык селкенүенә китерергә мөмкин;
Энергия куллануны арттыру: Дөрес булмаган йөк кристалл осиллатор схемасының энергия куллануны арттыруга китерәчәк;
EMI арту: тотрыксыз осылу системаның электромагнит ярашуына тәэсир итеп, ялган ешлыклар тудырырга мөмкин.
5. Дизайн тәкъдимнәре һәм инженерлык практикалары
Бәллүр осиллатор мәгълүматлар таблицасын игътибар белән карагыз
CL кыйммәтен ачыклау;
Тәкъдим ителгән схема топологиясен ачыклау;
Тышкы сыйдырышлык кыйммәтләренең тәкъдим ителгән диапазоны бирелгәнме-юкмы икәнен тикшерегез.
Факттагы такта мохитен карап чыгыйк
PCB симуляциясен яки тәҗрибәсен кулланып Cp-ны бәяләгез;
High - тизлек яки төгәл сәгатьләр өчен (мәсәлән, элемтә системалары, MCU төп ешлыгы> 100МГц) төгәл исәпләү яки сынау тәкъдим ителә.
Симметрик конденсаторларны кулланыгыз
Гадәттә, C 1=C2 ешлыкны һәм баланс тавышын үзәкләштерергә киңәш ителә;
Асимметрик дизайн махсус таләпләр булса кулланылырга мөмкин.
Чип конденсатор массивларын төзәткәндә кулланыгыз
Сынау туры килү чип конденсаторлары белән эшләнергә мөмкин (мәсәлән, 10pF, 15pF, 22pF, 27pF һ.б.);
Чыгышның тотрыклылыгын һәм ешлык төгәллеген тикшерү өчен спектр анализаторы яки осиллоскоп кулланыгыз.
6. Гомуми сораулар (Сораулар)
Сорауга җавап
|
Сорау |
.Авап |
|
CL =12 pF булса, тышкы конденсаторлар нинди зурлыкта булырга тиеш? |
Cp =5 pF, аннары C 1= C2≈14pF |
|
Ни өчен кайбер MCU тышкы конденсаторларны таләп итми? |
Кайбер кристалл осиллатор схемалары йөк конденсаторларын эчке яктан интеграцияләделәр (мәсәлән, STM32), шуңа күрә тышкы бәйләнеш кирәк түгел. |
|
Бер-берсенә туры килмәгән тышкы конденсаторлар кристалл осиллаторын яндырырлармы? |
Гадәттә юк, ләкин ул тибрәнү уңышсызлыгына яки ешлык хатасына китерергә мөмкин |
Йомгаклау
Кристалл осиляторлар өчен тышкы йөк сыйдырышлыгы дизайны сәгать системасының тотрыклылыгына һәм төгәллегенә турыдан-туры йогынты ясаучы кечкенә, ләкин критик деталь. CL һәм C1 / C2 арасындагы исәпләү бәйләнешен аңлау, һәм PCB паразитик сыйдырышлыгы буенча параметрларны көйләү - тотрыклы осылуга һәм төгәл ешлыкка ирешү өчен ачкыч.
High - тизлектә санлы системаларда, элемтә җиһазларында, яисә бик югары сәгать таләпләре булган системаларда, кристалл осиллатор йөк сыйдырышлыгын сайлап алу һәм туры китерү - җитди эш булырга тиеш инженер эше.
HANGJING профессиональ лабораториягә һәм 20 елдан артык тәҗрибәсе булган берничә инженерга ия, алар клиентларга бушлай профессиональ туры килүче тест хезмәтләрен күрсәтә ала. Сезнең мондый ихтыяҗларыгыз булса, зинһар өчен, безнең сату яки техник персонал белән элемтәгә керергә ирек бирегез.