32 kHzクリスタルの負荷コンデンサ値の選択

作業中のデザインで32.768 kHz XTALの負荷コンデンサを選択するのに助けが必要です。

これは少し長いですが、大きな問題は次のとおりです。ローディングキャップの値を正しく設定することは重要ですか、これを決定する際にトレースとリードの寄生容量がどれほど重要になるでしょうか。

私のデバイスはTI CC1111 SoCを使用しており、TI から入手可能なUSBドングルのリファレンスデザインに基づいています。CC1111には、48 MHz高速（HS）発振器と32 kHz低速（LS）発振器の両方が必要です。リファレンスデザインでは、HS発振器に水晶を使用し、LS発振器に内部RC回路を使用しています。ただし、CC11111は32.768 kHz水晶発振器に接続して精度を向上させることができます。

CC1111 データシートには、負荷コンデンサの値を選択するための式（p。健全性チェックとして、私はその公式を使用して、リファレンスデザインの48 MHz xtalで使用されるキャップの値を計算しました。デザインで実際に使用されているのとほぼ同じ数を取得する必要があると考えました。しかし、私が思いついた静電容量値はTIで使用されているものと一致しないため、少し心配です。

私の調査の詳細は以下ですが、要約すると、48 MHzクリスタルのデータシートには18pFの負荷容量が必要であると記載されています。リファレンスデザインで使用されている2つの負荷コンデンサは、どちらも22 pFです。xtalのリードに見られる負荷容量を負荷コンデンサ（および）の値に関連付けるためのCC1111データシートの式は次のとおりです。 $C_a$ $C_b$

C_{l o a d} = \frac{1}{\frac{1}{C_{a}} + \frac{1}{C_{b}}} + C_{p a r a s i t i c}

$C_{load} = \frac{1}{\frac{1}{C_a} + \frac{1}{C_b}} + C_{parasitic}$

$C_{load}$ $C_a$ $C_b$ $C_{parasitic}$ $C_a$ $C_b$

あるいは、TIアプリケーションノートAN100によると、

C_{l o a d} = \frac{C_{1}^{'} \times C_{2}^{'}}{C_{1}^{'} + C_{2}^{'}},

$C_{load} = \frac{C_1' \times C_2'}{C_1' + C_2'},$

$C_x'$ $C_x$

$C_1$ $C_2$ $C_1'$

負荷コンデンサの値を間違って選択すると、機能しないか、周波数が正しくないのではないかと心配しているので、これをすべて質問します。これらのタイプの水晶は、ローディングキャップの値に対してどの程度敏感ですか？

私の探偵の詳細：

リファレンスデザインのzipファイルに含まれているPartlist.rep（BOM）から、クリスタル（X2）とそれが接続されている2つの負荷コンデンサ（C203、C214）は次のとおりです。

X2   Crystal, ceramic SMD    4x2.5mX_48.000/20/35/20/18
C203 Capacitor 0402 C_22P_0402_NP0_J_50
C214 Capacitor 0402 C_22P_0402_NP0_J_50

したがって、負荷コンデンサの値はそれぞれ22 pFです。関連するデバイスについての以前のTI E2Eフォーラムの質問に対する回答に基づく水晶は、この部分です。

Name: X_48.000/20/35/20/18
Descr.: Crystal, ceramic SMD, 4x2.5mm, +/-20ppm 48MHZ
Manf.: Abracon
Part #:  ABM8-48.000MHz-B2-T
Supplier: Mouser
Ordering Code: 815-ABM8-48-B2-T

18 pFの値は、ABM8-48.000MHz-B2-Tのデータシートに基づいています。

ご協力いただきありがとうございます。

microcontroller capacitor crystal

— デビッド
ソース

回答:

TIが使用する22pFの値は、妥協点（コスト/可用性）である可能性が高いです。水晶は一般に、数pFプラスまたはマイナスの計算値を許容できます。私は、いくつかの経験的なテストが、より近い値の代わりに22pFを使用するという決定に入ったか、おそらく22pFがすでにBOMにあったと思います。

最終的に、データシートにあるような計算でさえも、浮遊容量の「推定」に基づいています。思いついたコンデンサの値をテストし、それが最終製品で機能することを確認する必要があります。

また、リンクしたC1111データシートの20ページで、12-18pFは32.768kHzクリスタルに使用する範囲であると述べています。あなたのマイレージは異なる場合があります。

覚えておくべき最も重要なことは、コンデンサは適切な誘電体材料（NP0 / C0Gなどの温度依存性の高いものではない）を使用して、許容誤差を厳しくする必要があることです。

参考文献：水晶とコンデンサがどのように相互作用するかについてのトピックの良い説明へのリンクがあります。

— アダム・ローレンス
ソース

ありがとう。データシートではEpson MC-306 32.768 kHzクリスタルを推奨しており、12.5 pFバージョンを注文する予定です。テクニカルノートをありがとう、私はそれを読みます。私はこれもTIから見つけました：ti.com/lit/an/slaa322b/slaa322b.pdf。だから私が間違っていなければ、私はプロトタイプPCBを工場から戻し、それが機能するかどうかを確認し、機能しない場合は繰り返しますか？これは高価に聞こえます。：^（

— デビッド

別の質問：+/- 2％は大丈夫ですか？データシートは「Murata GRM1555C」シリーズを推奨しています。これらは+/- 2％の許容誤差で見つけることができますが、+ /-1％の種類を持っている人はいないようです（GRM1555C1E200FA01、「F」は1％の許容誤差、「G」は2％の許容誤差を示す）。

— デビッド

許容値が5％を超えると役立ちます。

— アダムローレンス

NP0を使用する...またはNP0を使用しない

— hassan789 2015年

このアプリケーションではNP0を使用しません。

— Adam Lawrence

長期間にわたって正確な時間を維持しようとしている場合は、おそらく何らかの方法でシステムを較正する必要があります。これらの水晶に一般的に指定されている20ppmの初期精度は、1年前に15分のエラーを与えるからです。コンデンサ、水晶の温度係数（巨大）、水晶のドリフトについても確認できます。一部のPICプロセッサには、数百ppmの誤差を補正できる校正システムがありますが、製造時または使用中にオンザフライで校正する必要があります。システムが25℃から数度以上動作する場合、水晶の実行時温度補償は重要です。全体像では、コンデンサの安定性は通常、初期許容値よりも重要です。

— ジュリア・トラクセス
ソース