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MSP430F2132外部晶振如何确定负载电容的参数?

MSP430F2132外部接入11.0592MHz的晶振,晶振参数为20pF、20ppm,请问如何确定匹配的负载电容的大小?

Peter_Zheng:

帮转一篇关于晶体振荡器的负载电容

晶振制造商通常会在晶振的数据表中定义有效负载电容。从电子学角度来说,电容器以串行方式连接到

引脚XIN 与XOUT上,这时有效负载电容为:

C(eff) = {C(XIN) ? C(XOUT)}/{C(XIN) + C(XOUT)}

因此,晶振的数据表中规定12pF的有效负载电容要求在每个引脚XIN 与 XOUT上具有22pF(2 * 12pF =  

24pF = 22pF + 2pF 寄生电容)。 MSP430x1xx 与 MSP430x3xx 系列为32kHz振荡器提供了约12pF的固定集成

负载电容器,并且无需任何其它外部负载电容器即可支持需要6pF有效负载电容的晶振。高频率 XTAL 振

荡器无内置负载电容器。 MSP430x4xx 系列为低频率与高频率模式下的LFXT1 振荡器提供了软件可选的集

成负载电容器。该器件数据表中提供了可选值。XT2 振荡器没有任何内置负载电容器。

ESR

为了确保振荡器操作稳定,MSP430x1xx 与MSP430x3xx 系列均需要ESR < 50kOhm的32kHz晶振。MSP430x4xx  

系列的低功耗振荡器需要 ESR < 100kOhm的 32kHz 晶振。 高频率晶振的建议 ESR 值是 <= 40Ohms(频率

为8MHz时)。 与建议的最大值相比,ESR的值越低,振荡器启动性能与稳定性也越好。

设计考虑事项:

使晶振、外部电容器(如果有)与 MSP430 之间的信号线尽可能保持最短。当非常低的电流通过MSP430

晶振振荡器时,如果线路太长,会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振

荡器增加寄生电容。

如果MSP430在插座中:请注意插座会给振荡器增加寄生电容。

尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置。

当心晶振和地的走线

将晶振外壳接地

当 VCC < 2.5 V 时,MSP430x1xx 的 LFXT1 振荡器要求在LF模式下使用从XOUT 到 VSS 的 5.1MOhm 电阻器。

一般电容的计算公式是:

两边电容为Cg,Cd,

负载电容为Cl

cl=cg*cd/(cg+cd)+a

就是说负载电容15pf的话,两边个接27pf的差不多了,一般a为6.5~13.5pF  

Triton Zhang:

<这里是废话,只是为了普及,不需要的可以直接跳过>

MSP430的XT1 支持在低频模式下使用32k的石英晶体,晶体直接连接到XIN和XOUT,不需要接任何负载电容,用户可

以通过编程XCAP来选择内部的负载电容大小,一般可以选2,6,9,12pF。当然用户也可以自己外接负载电容。

<下面很重要,经常被问到如何选晶体和负载电容,如何对晶体布线更合理等问题,这里就一并给大家回答一下,

如果有不正确的欢迎指正>

1. 当高频模式时,用户外接高频晶体,外接负载电容的大小和晶体的参数直接相关。MSP430的外接高频晶体要求

ESR(等效串联电阻)值要小于40Ohms. ESR值越低,晶体的启动性能和稳定性能就越好。所以我们选晶体时, 不光要

考虑负载电容,还要考虑ESR参数。

2.   晶体的负载电容一般是按照如下公式计算的:

   (C1,*C2)/(C1+C2) +Cic+Cpcb = CL;

   其中:

     C1,C2  – 为两个管脚XIN,XOUT接到地的电容

     Cic         – 为芯片内部负载电容

     Cpcb      – 为PCB上的等效电容

     CL          – 就是晶体的负载电容

    Cic 为0, Cpcb 一般是3-5 pF.

3. 楼主给出的2个参数,一个是20pF,一个是20ppm.

  20pF 应该是指晶体的负载电容(这个值有点偏大). 20ppm是指的晶体的精度(无关)

  按照2的公式计算,C1,C2选30pF比较合适.

4.  一般情况下,C1,C2的值越小越好. C1和C2的值和振荡器越稳定性成正比关系,但和起振的时间成反比关系。

   楼主要根据实际情况来选择合适的C1和C2的值.

5.  一般来讲,接到XIN的电容C1和接到XOUT管脚上的C2的值选一样。也可以让C2的值略大于C1的值,这样有利于加

快晶体的起振。

6. 实际应用中,可以通过示波器来观察振荡波形,判断振荡器是否工作在最佳状态。由于示波器的探头有一定的

电容(一般在10pF~20pF),所以在观察波形时,可以根据探头的电容适当减少C1和C2的值,这样得到的波形更准确

。(这里讲个题外话,有个案例是一个客户反应,板子XX部分有问题,用示波器测试时问题就消失了,其实这就是

因为示波器的探头存在一定的电容造成的,解决办法很简单,直接在测试点并一个电容即可)

7. 在选择电容时,C1,C2最好是选用MLCC2类型的瓷片电容.

目前就只想到这么多了,以后想到在补充。

Yun Zhang:

回复 Triton Zhang:

非常感谢

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