Požadovaná frekvenčná stabilita pre rôzne aplikácie
● USB low speed (1,5 Mb/s) ±1.5% (15 000ppm)● USB full speed (12Mb/s) ±0.25% (2 500ppm)
● USB high speed (480Mb/s) ±500ppm
● Ethernet 10/100/1000Mb/s ±100ppm (±50ppm pri 25°C, ±50ppm pre ostatné vplyvy)
● Wi-Fi 802.11 a/b/g/n, Bluetooth: 20ppm
S rastúcimi požiadavkami na prenosovú rýchlosť a efektívnejšie využitie rádiového spektra rastú aj požiadavky na frekvenčnú stabilitu. Napríklad základňová stanica pre mobilné telefóny potrebuje presnosť 50ppb (part per bilion).
Oscilátory v mikrokontroléroch
Súčasné mikrokontroléry majú zabudovaný RC oscilátor kalibrovaný vo výrobe, oscilátory pre externé kryštály alebo keramický rezonátor.
Interný RC oscilátor
16MHz interný RC oscilátor v moderných mikrokontroléroch, ako napríklad séria STM32L4, je kalibrovaný vo výrobe a dosahuje presnosť -2% až 1.5% (-20 000ppm až 15 000ppm) v rozsahu pracovných teplôt okolia -40 až 85°C. Postupná zmena frekvencie s časom nie je špecifikovaná.
Oscilátor s keramickým rezonátorom
● Keramický rezonátor 12MHz, 3,2x1,3x0,7mm, Murata CSTNE12M0GH5L000R0
● Rozsah pracovných teplôt okolia: -40...85°C
● Tolerancia frekvencie pri 25°C: ±0.07%=±700ppm
● Stabilita frekvencie v rozsahu pracovných teplôt okolia : ±0.11%=±1100ppm
● Starnutie: ±0.07%/10 rokov pri 25°
Celková odchýlka frekvencie za 10 rokov: 700ppm+1100ppm+700ppm=2500ppm
Oscilátor s kryštálom
● Štandardný kryštál Ansen 12MHz, 3.2x2.5x0.75mm: ASX3F-12M-FE180E5
● Rozsah pracovných teplôt okolia: -40...85°C
● Tolerancia frekvencie pri 25°C: ±30ppm
● Stabilita frekvencie v rozsahu pracovných teplôt okolia: ±30ppm
● Starnutie: ±3ppm/rok
Celková odchýlka frekvencie za 10 rokov: 30ppm+30ppm+30ppm=90ppm
Kryštálový oscilátor ponúka najlepšiu presnosť. Praktický limit pre štandardný kryštálový oscilátor (XO) je ± 10ppm (tolerancie frekvencie pri 25°C, stabilita frekvencie v rozsahu pracovných teplôt okolia, zmeny napájacieho napätia, otrasov a vibrácií a starnutia za 1. rok).
Dôležité parametre kryštálu
Nominálna frekvencia a zaťažovacia kapacita (CL)
Najpoužívanejšou topológiou je Pierce oscilátor. Kryštál sa chová ako induktor.
Zaťažovacia kapacita CL skompletizuje paralelný rezonančný obvod. Hodnotu CL špecifikuje výrobca kryštálov. Aby bola frekvencia presná, obvod oscilátora musí mať rovnakú záťažovaciu kapacitu, na ktorú bol kryštál nastavený.
Ekvivalentný sériový odpor (ESR)
Spätnoväzobný rezistor transformuje logické CMOS hradlo (invertor) na lineárny zosilňovač so strmosťou Gm=- di/du, výstupný prúd zosilňovača je teda úmerný vstupnému napätiu.
Zosilňovač musí mať dostatočnú strmosť, aby kompenzoval straty oscilačnej slučky (ESR a prúd tečúci cez CL1, CL2 a parazitné kapacity vývodov do GND) a poskytol energiu na rozbeh kmitania. Typická Gm je rádovo mA/V pre kryštály v MHz rozsahu a uA/V pre 32,768KHz kryštály.
Pre spoľahlivú prevádzku sa odporúča, aby Gm > 5gm_crit.
gm_crit = 4*ESR*(2πF)^2*(C0 + CL)^2 kde
● ESR je ekvivalentný sériový odpor
● C0 je vlastná kapacita kryštálu
● CL je nominálna zaťažovacia kapacita
● F nominálna frekvencia.
Úroveň budenia
Maximálnu úroveň budenia určuje výrobca kryštálov, zvyčajne v uW. Prekročenie tejto hodnoty môže skrátiť životnosť kryštálu alebo spôsobiť poškodenie nadmernými mechanickými vibráciami. Ansen odporúča úroveň budenia 100uW. Nižšia úroveň budenia môže zabrániť osciláciám, vyššia úroveň zvyšuje rezonančnú frekvenciu kryštálov s AT rezom.
Viac informácií nájdete v STM AN2867 a John R. Vig - Quartz Crystal Resonators and Oscillators for Frequency Control and Timing Applications - Tutorial.
Prečo sme sa rozhodli pre značku Ansen?
Ansen je popredným výrobcom produktov na riadenie frekvencie. Ich ponuka zahŕňa kryštály, kryštálové oscilátory a keramické rezonátory. Vďaka nepretržitému technologickému prielomu a vysoko presnej výrobnej technológii sa produkty Ansen využívajú nielen v spotrebnej elektronike a priemyselných odvetviach, ale aj v automobilovom priemysle.
Ansen ponúka:
1. systém riadenia certifikovaný podľa medzinárodných noriem ISO 9001, ISO 14001 a IECQ QC 080000
2. vynikajúcu spoľahlivosť, spájkovateľnosť, teplotnú hysteréziu, odolnosť voči vibráciám a šokom
3. nízke starnutie a rozšírený rozsah teplôt
4. vysoko presnú výrobnú technológiu
5. produkty pre automobilový priemysel v súlade s AEC-Q200
Do našej skladovej ponuky sme preto zaradili viac ako 40 kryštálov Ansen v puzdrach HC-49/US (SMD a TH verzie) a 3.2x2.5mm SMD. Ponuku budeme postupne rozširovať podľa vašich potrieb a požiadaviek.
Ceny kryštálov zobrazujeme všetkým zákazníkom prihláseným do nášho on-line shopu.
Ak sa zaujímate aj o ďalšie produkty Ansen, alebo potrebujete poradiť, sme vám k dispozícii na adrese ansen@soselectronic.com
Nezmeškajte takéto články!
Páčia sa Vám naše články? Nezmeškajte už ani jeden z nich!
Nemusíte sa o nič starať, my zabezpečíme doručenie až k Vám.
