大家好,今天聊一下STM32晶振設計選型。
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下載STM32F103 datasheet,Page1 找到與晶振相關的參數(shù),時鐘頻率4~16MHz;
2. MCU所需晶振參數(shù)定位到Page 51;從內容上看,這是對外部時鐘源的參數(shù)要求,單顆MCU使用情形一般為有源晶振。有源晶振分為Clipped sine wave 和CMOS輸出,此處選擇CMOS output. OSC_IN為外部時鐘輸入pin,所有的參數(shù)都是圍繞OSC_IN開始的。
f=1~25 MHz, 外部有源晶振輸出頻率
0.7VDD<VH
VSS<VL<0.3VSS, OSC_IN低電平輸入
Tw>5ns, OSC_IN保持高/低電平時間(不同于保持時間)
Tr/Tf<20ns, OSC_IN上升/下降時間
Cin=5pF, OSC_IN引腳分布參數(shù)
45%
-1uA<IL<1uA 輸入漏電流
首先看下有沒有推薦的型號,Datasheet內沒看到,但是不代表沒有,有的供應商提供的EVB評估板會提供詳細的BOM。
此時,可以看看常見的一些晶體供應商,Refer to the application note AN2867 “Oscillator design guide for ST microcontrollers”
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ABRACON
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EPSON
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KYOCERA
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MICROCRYSTAL
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MURATA
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NDK
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RIVER
無線通信應用中,以EPSON TG3225/TG2520為例,晶振頻率選擇25MHz.封裝可選2520或者3225,CMOS輸出,電源電壓3.3V。
3. 無源晶振
對于 CL1 和 CL2,建議使用 5pF 至 25pF 范圍(典型值)的高質量外部陶瓷電容器,專為高頻應用而設計,并根據晶體或諧振器的要求進行選擇(見圖24)。CL1 和 CL2 通常大小相同。晶體制造商通常會指定負載電容,即 CL1 和 CL2 的串聯(lián)組合。在確定 CL1 和 CL2 的大小時,必須包括 PCB 和 MCU 引腳電容(10 pF 可用作引腳和電路板總電容的粗略估計)。
以上是STM32F103 datasheet給出的資料,很明顯的有價值的就是頻率典型值8MHz (4~16MHz)。
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忽略車規(guī)級和商用,從頻率和封裝來看,F(xiàn)A-128/FA-20H/FA-238V等都可以選擇。
第二步看具體的參數(shù),以FA-128為例,驅動功率=10uW, CL>6pF,如果選擇16MHz 可看具體的參數(shù)。
CL>6pF沒有具體參數(shù),此時最佳方式是聯(lián)系到ESPON或者代理咨詢到資料,如果沒有也可去立創(chuàng)商城/云漢芯城/貿澤/得捷電子等公開渠道搜索。
從上圖看出,
CL=9pF (晶體諧振電路的等效容抗)
CL = CL1 x CL2 / (CL1 + CL2) + Cstray ,其中 Cstray 是引腳電容和電路板或走線 PCB 相關電容
前文建議CL1、CL2范圍5~15pF, Cstray=10pF,不過如果這樣計算,CL1,CL2是負值;
取Cstray=6pF,則CL1=CL2=6pF;
取Cstray=7pF,則CL1=CL2=4pF;
可以放2個5.6pF電容,最終取值需供應商匹配或自己根據相應條件測試調整。
Datasheet中給出最大驅動電流為1mA,
驅動電流功率=10uW=i2·R1 R1是晶振的等效串聯(lián)電阻
f=16MHz,R1=ESR=200, i2=50nA<1mA
i2=1mA代入, R1=100<200 均沒有超出允許范圍。
這里對于頻率偏移沒有特殊的要求,用于時鐘的晶體相對于RF而言,年老化率偏低。如果需要對頻率偏移進行計算,必須考慮常溫便宜,溫度變化偏移和年老化率;如果MCU內部帶校準功能的話,頻偏也會得到優(yōu)化。
公眾號后臺回復:MCUCG ,可獲取STM32晶體設計選型詳細文檔。
后臺回復:EPSON晶體器件選型指南