Kapazitive Last - Passender rechter Quarz und Kappen für Oszillatorschaltung - DS1302 RTC - schneiden und trimmen

Wenn ein Quarz eine Lastspezifikation von „12,5 pF“ hat, bedeutet dies, dass die Schaltung eine bestimmte Nennfrequenz erzeugt, wenn der Quarz von einem Anschluss zum anderen Anschluss mit 12,5 pF GELADENT wird. Der Kristall selbst hat diese Kapazität nicht, er BRAUCHT diese externe Last, um im Nennmodus zu arbeiten.

Die aktive Schaltung im DS1302 ist jedoch ein sogenannter " Pierce-Oszillator ", und es erfordert, dass diese Kapazität geteilt wird, typischerweise 50-50. Dies bedeutet, dass zwei Kappen in Reihe geschaltet sind und Sie daher zwei 25-pF-Kappen benötigen, um die Last von 12,5 pF zu erzeugen. Dies ist für eine ideale Oszillatorschaltung. Für die Realität sollten Korrekturen am Design vorgenommen werden.

(1) Der DS1302 hat bereits eingebaute Lasten für einen "6pF"-Quarz, pro Spezifikation. Daher müssen sie an beiden Pins ungefähr 12 pF haben, was für eine Kristallkapazität von 6 pF geeignet ist. Das bedeutet, dass Sie nur 13pF+13pF-Kappen benötigen, Sie haben in erster Näherung recht.

(2) Wie Sie zu Recht bemerkt haben, hat das PCB-Routing auch eine gewisse Kapazität, 1-5 pF pro Leiterbahn, je nach Layout und PCB-Stapel. Daher muss jede Kappe um diesen Betrag reduziert werden, sodass die Tassen bei jeweils 8 - 12 pf bleiben.

(3) Gute Quarzhersteller geben die Streukapazität ihrer Quarzverpackung an, sie kann je nach Quarzgehäuse von einem Bruchteil von pF bis zu mehreren pF betragen. Das IC-Gehäuse hat auch eine Pin-zu-Pin-Kapazität, typischerweise bis zu 1 pF, die das Kristallgehäuse erhöht. Diese pauschale Kapazität wird direkt zwischen den Anschlüssen angelegt und trägt daher so wie sie ist zur Quarzlast bei.

Wenn also die pauschale Streukapazität beispielsweise 3 pF beträgt, muss der Quarz mit 19 pF + 19 pF belastet werden. Sie müssen die in DS1302 integrierten 12 pF abziehen, minus 1-5 pF für jede Spur, wodurch die Obergrenzen irgendwo zwischen 2 pF und 6 pF verbleiben, um die nominelle Oszillatorfrequenz bereitzustellen.

Die Abhängigkeit der Frequenz von der Abweichung von der spezifizierten Last wird als "Pullability" bezeichnet. Sie hängt vom Verhältnis zwischen Bewegungskapazität und Lastkapazität ab, mit einem typischen Wert von 0,1–0,2 ppm ppm pro 1 pF Lastfehlanpassung.

Offensichtlich muss bei der Auswahl des Kristall-ESR sorgfältig vorgegangen werden, aber es würde eine weitere "Dissertation" erfordern, um sie einzureichen. Viele IC-Anbieter und Kristallhersteller veröffentlichen gute Anwendungshinweise. Google nach "Pullability" und anderen speziellen Begriffen, da wirst du jede Menge finden.

Ich bin den Argumenten eines anderen Herrn gefolgt, aber es sieht so aus, als ob Sie zwei 12,5 pf brauchen, nicht 6 oder 12 irgendetwas. Anhang ist ein Link zu einem technischen Artikel von Texas Instruments, der die Tatsache erklärt.

http://www.ti.com/lit/an/swra372c/swra372c.pdf

Grüße- Rahul

Mein Verständnis des DS1302-Datenblatts ist, dass keine externen Kondensatoren erforderlich sind, wenn Sie einen 32-kHz-Quarz anschließen. Die internen "CL"-Ladekondensatoren haben den richtigen Wert, um mit der Entwurfsfrequenz des Kristalls zu oszillieren (wenn Sie einen Parallelresonanzkristall spezifizieren, der für eine Last von 6 pf spezifiziert ist). Sie fragen: "Was passiert, wenn Sie einen 12,5-pf-Kristall ersetzen, wenn ein 6-pf-Kristall erwartet wird?"
Es wird wahrscheinlich immer noch oszillieren, aber mit einer etwas höheren Frequenz.
Es ist möglichdass ein leicht belasteter Quarz möglicherweise nicht schwingt, aber diese Pierce-Oszillatoren haben im Allgemeinen eine übermäßige Verstärkung ... das Datenblatt legt nahe, dass eine viel höhere Frequenz möglich ist (bis zu 2 MHz). Beachten Sie, dass die Oszillatorverstärkung bei niedriger Versorgungsspannung abfällt. Ein Worst-Case-Test wäre also, diesen Chip mit der niedrigsten erwarteten Versorgungsspannung zu betreiben und zu sehen, ob er anfängt zu schwingen. Je nachdem, wofür diese RTC verwendet wird, kann ich mir schlimme Folgen vorstellen, wenn die Oszillation nicht beginnt oder unter Belastung aufhört.
Sie können versuchen, zwei 6-pf-Kondensatoren hinzuzufügen: einen von X1-zu-Masse, einen anderen von X2-zu-Masse, um die Oszillationsfrequenz wieder zu senken (Sie streben 32768 Hz an). Dadurch werden auch Schwingungen robuster.
Zusammenfassend haben Sie einige Möglichkeiten:

• Verwenden Sie keine externen Kondensatoren und akzeptieren Sie eine etwas höhere Frequenz

• Fügen Sie zwei externe 6pf-Kondensatoren hinzu, um näher an 32768 Hz zu schwingen und Ihren 12,5-pf-Kristall "glücklich" zu machen.