Как выбирать конденсаторы в обвязке кварца

Опубликовано в рубрике "Детали", 25 января, 2012.
Тэги: , , автор:

Наверняка вы задумывались – а зачем нужны конденсаторы около кварца в обвязке вашего любимого процессора. Как их выбирать? Большинство просто копирует номиналы с чужих схем (“12MHz + 22пФ?”, правильно?), я и сам так делаю.

image

К сожалению (или счастью, ведь это нас кормит Улыбка), для того, чтобы получить точную частоту, нужно подобрать конденсаторы к кварцу, который вы используете. Именно, к той модели, которая будет стоять в вашей схеме.

К счастью, рассчитать емкость этих конденсаторов – просто.

Возьмем, к примеру, кварц NX3225SA-12.000000MHZ от NDK. Это – хороший, стабильный (+/-15 ppm), но если вы не используете правильные конденсаторы, то точность сильно ухудшается и о 15ppm не может быть и речи.

Как узнать, какую емкость цеплять? В каждом даташите на кварц пишут емкость, на которую нужно нагрузить кварц, дабы он работал точно. Она называется “Load Capacitance” или “Cl”, для нашего кварца это — 8пФ. Нам осталось подобрать емкости так, чтобы выполнялась формула:

CL = (C1 * C2) / (C1 + C2) + Cstray

C1 и C2 – это конденсаторы, которые подключаются к кварцу, а Cstray – емкость проводников на плате, ножек контроллера, итп. Ее обычно никто не считает, а просто угадывают: к примеру, емкость ножки Stm32 – 5 пф. Чтобы угадать эту емкость как можно точнее, старайтесь делать дорожки от кварца до микросхемы короче, и тогда основной вклад будет давать сама ножка контроллера.

Теперь мы легко получаем, что емкость последовательно соединённых C1 и С2 должна быть 8-5 = 3пФ.

Если выбрать эти конденсаторы равными, то (C1 * C2) / (C1 + C2)  = C/2 = 3пФ.

Отсюда, емкость конденсаторов должна быть по 6пФ.




Комментарии
  1. nightmare написал(а) 25 января, 2012 в 20:31

    Спасибо. Как насчёт добавить кнопки социальных сетей?

    BSVi Reply:

    Я давно уже хочу перестроить бложик, но из-за большего количества других проектов, не хватает времени. Поэтому — как только, так сразу :)

  2. ACE написал(а) 25 января, 2012 в 22:31

    Спасибо, как раз недавно задумывался, но разобраться руки не дошли.
    PS. в предпоследней строке очепятка, должно быть C/2

    BSVi Reply:

    Исправил.

  3. enclis написал(а) 25 января, 2012 в 22:55

    А где ссылка на оригинал?

  4. Aneg написал(а) 26 января, 2012 в 3:33

    «Емкость ножки Stm32 – 5 пф»

    Чтобы подключить кварц нужно две ножки, а ты этого не учел!

    N1X Reply:

    Но также там и 2 конденсатора… Описание об одном из двух шло, соответственно и ножку одну брали… Так что все учтено )

  5. keroro написал(а) 26 января, 2012 в 5:09

    А если в даташите на контроллер написано, что нужно именно 22pF? Кто в данном случае главней? Помню, попалась как то партия AT89S, в которой часть камней не запускалась от внешнего кварца. Выкручивались установкой резистора параллельно одному из конденсаторов >_<

  6. bredogen написал(а) 26 января, 2012 в 11:44

    Полезная статья. Если кто помнит, была микросхема К176ИЕ5, в одно из плеч кварца ставился подстроечник 5…30пФ. Дедовский метод =)

    aeore Reply:

    Это была подстройка частоты в малых пределах. Не только на ИЕ5, делалось так везде где нужна была точность опорного генератора

    N1X Reply:

    Более того и сейчас частенько делается… Например в ИМС часов реального времени, если они не имеют цифровой подстройки…

  7. Alexei78 написал(а) 29 января, 2012 в 15:38

    [quote]Теперь мы легко получаем, что емкость параллельно соединённых C1 и С2 должна быть 8-5 = 3пФ.
    Если выбрать эти конденсаторы равными, то (C1 * C2) / (C1 + C2) = C/2 = 3пФ[/quote]

    Я думаю Вы хотели написать [b]»последовательно соединенных»[/b], да и приведенная Вами формула это подтверждает.

    BSVi Reply:

    Поправил :)

  8. goshik написал(а) 2 марта, 2015 в 15:52

    Спасибо за статью. Постоянно ей пользуюсь. Знаю, что у тебя на сайте есть калькуляторный движок. Неплохо было бы сделать калькулятор для расчета этих кондеров.

Создать новую ветку комментариев


Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.