无源晶振怎么选型?

无源晶振怎么选型?介绍如下:

计算晶振兼容性

低频晶振选择:32.768KHz

无源晶振怎么选型?

无源晶振怎么选型?

Frequency=32.768KHzCL=12.5pF, ESR=70kΩ,Frequency tolerance=±20ppm,C0=1pF。

  • Frequency:指所选晶振的振荡频率
  • Frequency tolerance:指的是晶振的频率精度(调整频差)
  • CL:晶振的负载电容(load capacitance)
  • ESR:等效串联电阻
  • C0:晶振的寄生电容(shunt capacitance)

PS:若在数据手册中查不到晶振寄生电容值,那么该数值可忽略不记。

计算:

gmcrit = 4 *ESR (2πF)² * (C0 + CL)²

=4*70kΩ * (2pi*32.768kHz)^2 *(1pF+12.5pF)^2

= 2.16uA/V

以STM32F103VFT6单片机为例,查手册可知LSE的gm最小值为5uA/V,因此gmcrit最大值不超过1uA/V(5倍关系),则本数值(2.1632uA/V)不满足兼容性要求,即:可能发生芯片对晶振驱动失败问题,具体表现为为晶振不起振。

若选择型号CL=7PF, F=32.768KHz, Frequency tolerance=±20ppm,经计算gmcrit值0.76 uA/V(典型值),按最大参数计算1.05 uA/V。该型号晶振基本可以满足芯片对它的驱动要求。

计算负载电容

由于芯片引脚电容为5pF,假设分布电容为1.5pF,则总寄生电容为5/2+1.5=4pF则CL1、CL2可选择(12.5-4)*2=17pF,可选择16pF作为初始值

计算Drive Level

晶振的DL为0.5uW,ESR为70kΩ

无源晶振怎么选型?

= 7.6uA

因此,Iq应不大于7.6uApp。STM32F103VFT6的LSE driving current为1.4uA。该晶振满足芯片驱动要求。

 

高频晶振选择:8.000MHz

无源晶振怎么选型?

  • Frequency:8.000MHz
  • Frequency tolerance=±20ppm
  • CL:18PF
  • ESR:40Ω
  • DL:100μW Typical

计算晶振兼容性

Gmcrit = 0.39mA/V

STM32F103VFT6单片机HSE的gm为25mA/V,因此Gmcrit最大值不超过5mA/V。因此满足兼容性要求。

计算负载电容

由于芯片引脚电容为5pF,假设分布电容为1.5pF,则总寄生电容为5/2+1.5=4pF,则CL1、CL2可选择(18-4)*2=28pF。

计算Drive Level

无源晶振怎么选型?

= 7mA

因此,Iq应不大于7mApp。STM32F103VFT6的HSE driving current为1mA。因此,该型号晶振满足芯片驱动要求。

由以上可见,在无源晶振选型时,尤其是针对低功耗应用,其负载电容(CL)及等效串联电阻(ESR)是两个非常关键的参数。

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