Zwymiarować zewnętrzne pojemności C1/C2 i określić Cstray

Wymiarowanie C1 i C2 zależy od wymaganej pojemności obciążenia CL kwarcu i pojemności pasożytniczej Cstray obwodu rzeczywistego. W przypadku symetrycznego okablowania z C1 = C2 = CX, zastosowanie ma zależność CL = CX / 2 + Cstray, co daje CX = 2 - (CL - Cstray). Czysta wartość z arkusza danych często nie jest wystarczająca w praktyce, ponieważ płytka drukowana, styki układu scalonego i układ również wpływają na efektywną pojemność obciążenia. Typowa wartość Cstray wynosząca około 2 pF jest często używana jako wartość początkowa, ale rzeczywisty projekt powinien zostać zweryfikowany na płycie docelowej. W ten sposób kryształ może być obsługiwany bliżej określonego punktu pracy, a dokładność częstotliwości może zostać poprawiona.

Cstray opisuje pasożytnicze pojemności obwodu, które działają na pojemność obciążenia kwarcu oprócz zewnętrznych kondensatorów C1 i C2. Obejmują one pojemności wejściowe XIN i XOUT, pojemności ścieżek i wpływ układu. Jeśli Cstray nie zostanie prawidłowo uwzględniony, efektywna pojemność obciążenia, a tym samym częstotliwość oscylatora, ulegnie zmianie. Właśnie dlatego czysto teoretyczne obliczenia z arkusza danych nie są wystarczające w wielu przypadkach. Tylko biorąc pod uwagę rzeczywistą płytkę drukowaną, możliwe jest zaprojektowanie niezawodnego obwodu kryształu.

Prostą i niezawodną metodą laboratoryjną jest metoda wariacyjna z dwoma różnymi symetrycznymi konfiguracjami dla C1 i C2. Na przykład używane są kondensatory C0G/NP0 10 pF i 22 pF, a wynikowe odchylenie częstotliwości od częstotliwości nominalnej jest mierzone w ppm. Cstray można jednoznacznie określić na podstawie dwóch punktów pomiarowych i czułości podciągania kryształu z arkusza danych. Alternatywnie, pojemność między XIN lub XOUT i GND można zmierzyć w stanie beznapięciowym za pomocą precyzyjnego miernika LCR. Obie metody pomagają lepiej określić rzeczywistą pojemność obciążenia obwodu i odpowiednio dostosować wartości kondensatorów.

Do metody wariacyjnej wymagane są dwa zestawy wysokiej jakości kondensatorów C0G/NP0 o znacznie różniących się wartościach, na przykład 10 pF i 22 pF. Ponadto, licznik częstotliwości o rozdzielczości co najmniej 0,1 ppm i zewnętrzna referencja są przydatne do niezawodnego rejestrowania niewielkich zmian częstotliwości. Do pomiarów na oscylatorze należy użyć sondy FET o niskiej pojemności mniejszej niż 1 pF, aby obwód nie był niepotrzebnie obciążony. Precyzyjny miernik LCR, najlepiej z sygnałem pomiarowym 1 MHz i niskim napięciem pomiarowym, nadaje się do testowania pojemności w obwodzie. Za pomocą tego sprzętu można dokładnie porównać ze sobą obliczenia i rzeczywiste zachowanie obwodu kwarcowego.

Symetryczny obwód z takimi samymi wartościami dla C1 i C2 zapewnia zdefiniowaną i łatwą do obliczenia pojemność obciążenia oscylatora Pierce. Pozwala to na bezpośrednie zastosowanie wzoru na projekt i upraszcza strojenie do określonego CL kwarcu. Niezrównoważone obwody z C1 ≠ C2 mogą pogorszyć zachowanie podczas rozruchu i mieć niekorzystny wpływ na rozkład poziomu wysterowania. Może to mieć negatywny wpływ na stabilność, charakterystykę częstotliwościową i niezawodność oscylatora. W praktyce, symetryczna konstrukcja jest zatem preferowanym rozwiązaniem w większości przypadków.

PETERMANN-TECHNIK wspiera programistów w precyzyjnym projektowaniu obwodów krystalicznych na rzeczywistych płytkach drukowanych, łącząc wiedzę z arkuszy danych z praktyczną technologią pomiarową. Jest to szczególnie ważne, ponieważ C1, C2 i Cstray wspólnie określają efektywną pojemność obciążenia, a tym samym rzeczywistą częstotliwość. Firma wspiera klientów w doborze odpowiedniego kwarcu, w pomiarach w obwodzie i w weryfikacji aż do wypuszczenia serii. To wsparcie zorientowane na aplikację zmniejsza niedopasowanie, niepotrzebne iteracje i odchylenia częstotliwości w procesie projektowania. Dla zastosowań przemysłowych B2B, PETERMANN-TECHNIK jest kompetentnym partnerem w zakresie odpornych, stabilnych częstotliwościowo rozwiązań oscylatorów.