Ich werde versuchen, eine MCU-basierte Schaltung mit einem ATmega328P-PU zusammenzubauen (Arduino UNO, wie in diesem Tutorial auf wesentliche Teile reduziert ).
Ich habe viele Beiträge auf EE.SE über Lastkondensatoren für Taktgenerator-XTALs überflogen, und sie scheinen sich hauptsächlich darauf zu konzentrieren, ihre Funktion zu verstehen oder den richtigen Kapazitätswert auszuwählen, aber abgesehen von dieser Antwort wird wenig über Toleranz oder andere Kondensatorparameter gesagt von Russel McMahon , der auf einige Vorbehalte hinweist.
Angesichts der Tatsache, dass für diese Anwendung 18-22-pF-Keramikkappen empfohlen werden (siehe Link oben), sind diese Spezifikationen ausreichend (außer natürlich der Betriebsspannung – ich nehme an, dass 50-V-Kappen mehr als genug sind), dh kann ich eine beliebige 22-pF-50-V-Kappe wählen und das ist alles? Ist die Wahl kritisch im Hinblick auf andere Kappenparameter (Toleranz, Leckage usw.)? Sind insbesondere mehrschichtige Keramikkappen geeignet (ich habe gesehen, dass einige Online-Shops den Unterschied zwischen einschichtig und mehrschichtig betonen, daher frage ich mich, ob dies für diese Anwendung von Bedeutung ist)?
BEARBEITEN
Mit kritisch meine ich, dass der Taktgenerator möglicherweise nicht schwingt oder dass er ein unregelmäßiges Verhalten zeigt oder dass der allgemeine Betrieb der Schaltung behindert wird. Hochfrequenzgenauigkeit interessiert mich nicht, sofern die interne Schaltung zuverlässig arbeitet (z. B. "kritisch" wäre, wenn der UART nicht mit einem Arduino-Board kommunizieren kann, weil die Taktfrequenz zu unterschiedlich ist). Der Zweck besteht darin, die Firmware mit der Arduino IDE und den Bibliotheken so zu brennen, wie sie sind (unter Verwendung eines Arduino-Boards als In-Circuit-Programmierer), ohne sie anzupassen und mit unterschiedlichen Taktfrequenzen fertig zu werden.
Ihr Titel fragt nach dem Wert der Kondensatoren, und ich denke, das wurde ausreichend abgedeckt. Sie sollten den Nennwert an die angegebene Lastkapazität des Kristalls anpassen (wenn sie in Reihe geschaltet sind und etwas Spielraum für Eingangs- und Streukapazität abziehen ).
Das Q einer typischen Kristallresonatorschaltung ist sehr hoch (vielleicht 100.000), und eine kleine Änderung der Lastkapazität wirkt sich nicht wesentlich auf die Oszillationsfrequenz aus. Die äquivalente „Bewegungs“-Kapazität des Resonators ist ziemlich hoch, sodass der Zugeffekt der Last gering ist (typischerweise gemessen in ppm/pF). Wenn Sie den Kristall nicht für eine Zeituhr verwenden, macht dies wahrscheinlich keinen großen Unterschied für Sie - er variiert mit dem Kristall und der Lastkapazität, aber sagen wir, 5 pF könnten 30 ppm oder 100 ppm Unterschied in der Oszillatorfrequenz machen.
Da der Kondensator möglicherweise 22 pF hat, ist 5 pF eine große Änderung, sodass die Toleranz und der Temperaturkoeffizient nicht sehr wichtig sind. Es ist auch billig und einfach, nahezu perfekte Kondensatoren im Kapazitätsbereich zu finden, der für Lastkondensatoren verwendet wird – Keramik-NP0-Typen mit Toleranzen von 5 % sind die billigsten und am besten verfügbaren, und sie sind immer mindestens für die erforderliche Spannung ausgelegt (Vdd + 1,2 V ist sicherlich genug). Nehmen Sie den Wert von 27 pF – ein Samsung CL10C270JB8NCNC hat eine Toleranz von 5 %, 50 V, eine maximale Drift von +/-30 ppm/°C** und einen Isolationswiderstand im Bereich von 10 G. Alles für 7,54 $ für eine Rolle mit 4.000 Stück, Digikey-Preis. Der Unterschied zwischen Mikrowellen- und gewöhnlichen NP0-Kappen würde bei 16 MHz nicht bemerkt werden (außer natürlich für den viel höheren Preis der ersteren). Es gibt alle Arten von Komplikationen (Spannungskoeffizient, hoher Temperaturkoeffizient,
TL;DR Fazit: Wenn Sie die gängigsten NP0-Keramikkondensatoren in Ihrer bevorzugten Größe verwenden, wird Ihre Schaltungsleistung in praktisch allen Fällen nicht durch die Kondensatoren begrenzt.
** Beachten Sie, dass eine Änderung des Lastkondensators um 30 ppm/K wahrscheinlich weniger als 0,1 ppm/K Änderung zur Oszillationsfrequenz beitragen würde (die Temperaturänderungen werden vom Kristall selbst dominiert).
Es hängt alles von Ihrer Anwendung ab, wenn das Timing für die Anwendung kritisch ist, dann sind die Werte und Typen der Lastkondensatoren kritisch - Sie müssen die parasytische Kapazität von Leiterplattenspuren, die Kapazitätsdrift mit Temperatur und Spannung, den dielektrischen Typ usw. berücksichtigen.
Wenn Sie nicht viel Wert auf Taktgenauigkeit legen, funktioniert alles zwischen 18 und 22 pF mit fast jedem XTAL. Ich habe tatsächlich Werte im Bereich von 15 bis 33 pF ausprobiert, aber das war nur ein Glücksfall. Sie sollten sich für Ihre XTAL-Spezifikationen im Lastkapazitätsbereich befinden.
Lorenzo Donati unterstützt die Ukraine