特殊是批量生产出货量比较大时,更有可能碰到部分产品的晶振不起振的情形。
晶振电路
险些所有的振荡电路都采取了Pierce(皮尔斯)电路。
该电路大略,事情有效而且稳定。
如下,该设计包含一个反相器、一个电阻、一个石英晶体、两个小电容。
石英晶体在此作为高选择度的滤波元件:
皮尔斯振荡电路
勉励功率打算公式如下:
Inv:内部反相器器,浸染等同于放大器。
Q:石英或陶瓷晶振。
Rf:内部反馈电阻(它的存在使反相器事情在线性区, 从而使其得到增益,浸染等同于放大器)。
RExt:外部限流电阻。
CL1和CL2:两个外部负载电容。
Cs:由于PCB布线及连接等寄生效应引起的等效杂散电容(OSC_IN和OSC_OUT管脚上)
跨导裕度的哀求
早在1988年, Eric Vittoz揭橥了晶振RLC动态等效电路的干系理论研究。
根据该理论,反相器跨导gm必须大于gmcrit才能知足起振条件,为担保可靠性,还必须知足至少5倍的关系;即:gmargin = gm / gmcrit>5;
而gmcrit = 4 x ESR x (2πF)² x (C0 + CL)²,
ESR、C0、CL都可以从晶振规格书中获取,gm可以从处理器的规格书中得到;
以Murata的晶振为例,如下图:
Murata晶振参数
对付负载电容为12.5pF的电容,其gmcrit = 4 x ESR x (2πF)² x (C0 + CL)²
即处理器的标称的跨导gm必须要大于5x1.987uA/V=9.94uA/V。
ST 处理器支持的晶振
从STM32F051R8T6的规格书中,
我们知道,其跨导gm为:
STM32F051R8T6的跨导
从规格书中,我们知道,STM32F051R8T6的晶振驱动能力可以通过(RCC_BDCR)寄存器进行配置,默认为高驱动能力。
晶振驱动能力的选择
由此,当STM32F051R8T6的处理器选择晶振的中-高或者高驱动能力时,可以利用负载电容为12.5pF的晶振。
对付STM32F103RCT6,则是另一种情形,规格书标称的参数为:
STM32F103RCT6的跨导
STM32F103RCT6的晶振驱动能力不能通过寄存器设置,其固定为5uA/V。
不知足负载电容为12.5pF的晶振的跨导哀求,只能利用负载电容为6pF的晶振。