MHz-es rádiókristály és 32,768 kHz-es órakristály - Műszaki útmutató
A kristályoszcillátor minden LoRaWAN-alkalmazás központi eleme. A megfelelő választás meghatározza a végberendezés hatótávolságát, megbízhatóságát és energiahatékonyságát.
Ez az útmutató bemutatja, hogy mi a fontos a LoRaWAN kristály kiválasztásakor - az adó-vevő 26 MHz-es vagy 32 MHz-es rádiókristálya és a valós idejű óra 32,768 kHz-es órakristálya esetében.
A LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) a Semtech LoRa® modulációs technológiáját használja a nagy távolságokra (nyílt terepen akár 15 km) történő adatátvitelre rendkívül alacsony energiafogyasztás mellett. Más vezeték nélküli technológiákhoz, például a Bluetooth-hoz, a Wi-Fihez vagy a Zigbee-hez képest a LoRaWAN különösen nagy követelményeket támaszt a frekvenciafejlesztő komponensekkel szemben:
A használt LoRa adó-vevő IC-től függően 32 MHz-es vagy 26 MHz-es oszcilláló kristályra van szükség referencia órajellel. A Semtech IC-k jelenlegi generációja (SX126x, LLCC68, LR11xx) 32 MHz-en működik. Néhány régebbi vagy alternatív chipkészlet és bizonyos gateway-kialakítások 26 MHz-et használhatnak.
Adó-vevő IC | Referenciafrekvencia | Max. ESR (Rs) | Típusos alkalmazás |
SX1276/77/78/79 | 32 MHz | ≤ 60 Ω (ajánlott ≤ 40 Ω) | Legacy LoRaWAN végberendezések |
SX1261/62 | 32 MHz | ≤ 40 Ω | Tartós LoRaWAN végberendezések |
LLCC68 | 32 MHz | ≤ 40 Ω | alacsony költségű LoRaWAN beltéri végberendezések |
LR1110 / LR1120 | 32 MHz | ≤ 40 Ω | Elhelyzetkövetés GNSS-szel |
SX1302/03 (átjáró) | 32 MHz | ≤ 40 Ω | LoRaWAN átjárók |
SX1301/SX1308 (Legacy) | 26/32 MHz | ≤ 40 Ω | Legacy LoRaWAN átjárók |
Nem Semtech modulok | 26 vagy 32 MHz | IC-függő | Tekintse meg az adatlapot. |
A referenciafrekvencia (26 MHz vagy 32 MHz) és a szükséges terhelhetőség egyértelműen meg van határozva. Vagy kérdezzen minket, hiszen számos alkalmazást valósítottunk már meg Semtech IC-kkel.
Ez a legfontosabb döntés a LoRaWAN kristályok kiválasztásakor:
Kristálykristály ajánlott:
TCXO ajánlott:
Fontos: A LoRa Alliance® LoRaWAN specifikációja nem írja elő a TCXO-t.
A választás az adott alkalmazástól függ.
Ajánlott: ±10 ppm max. a LoRaWAN végberendezések esetében.
A szabványos LoRaWAN végberendezések esetében a -20 °C és +70 °C közötti hőmérséklet-tartományban legfeljebb ±10 ppm hőmérséklet-stabilitás elegendő, illetve -40 °C és +85 °C között legfeljebb ±15 ppm hőmérséklet-stabilitás elegendő. A -40°C-tól +105°C-ig vagy akár -40°C-tól 125°C-ig terjedő, kiterjesztett hőmérséklettartományok esetén szűk hőmérsékleti stabilitású kristályra vagy TCXO-ra van szükség.
A kristály öregedése 10 év után ±10 ppm max.
A kristály ESR-je (soros ellenállása) különösen fontos a LoRaWAN alkalmazások esetében:
Ajánlás: Használjon olyan rezgőkristályokat, amelyek ESR értéke jóval a maximális értékek alatt van. Exkluzív LRT rezonáns kristályok (Low ESR Resonator Technology) kristályaink jelentős előnyt nyújtanak itt a különösen alacsony ESR-értékekkel rendelkező, ellenállás-optimalizált rezonátor-kialakításoknak köszönhetően.
Az IC ajánlásához kell igazítani. A LoRa adó-vevők esetében szokásos értékek: 6 pF, 8 pF, 9 pF, 10 pF vagy 12 pF - az IC-től és a referenciatervtől függően. A nem megfelelő illesztés eltolja a működési frekvenciát, és megsértheti a teljes frekvenciatűrést. A legtöbb alkalmazásban LoRa kristályainkat 8 pF terhelési kapacitással használják.
| Házméret | Ajánlás |
| 3,2 x 2,5 mm / 4 lapkás | Standard ajánlás - legjobb ár-teljesítmény arány, nagyon alacsony ESR értékek |
| 2,0 x 1,6 mm / 4 betétes | Ha kevés a hely a lapon - szintén alacsony ESR értékek állnak rendelkezésre, és már a 3,2x2,5 mm/4 lapkás kristály árszintjén vannak. |
| 1,6 x 1,2 mm / 4pad | Azok számára, akiknek a 3225 és a 2016-os SMD rezgőkristály túl nagy - alacsony ESR értékek is elérhetők. |
| 2,5 x 2,0 mm / 4-pad | Még mindig kapható, új fejlesztésekhez már nem elsősorban ajánlott |
| Paraméterek | Specifikáció |
| Frekvencia | 32 000 MHz (vagy 26 000 MHz - az IC adatlapja szerint) |
| Frekvenciatűrés | ±10 ppm +25 °C-on |
| Hőmérséklet-stabilitás | ±10 ppm (-20/+70 °C) vagy ±15 ppm (-40/+85 °C) |
| Terhelési kapacitás | 8 pF vagy 10 pF (az IC referenciatervének megfelelően - más CL-értékek is elérhetők) |
| ESR (max.) | ≤ 40 Ω (ajánlott: lényegesen alacsonyabb) |
| Ház | 3,2 x 2,5 mm / 4 lapkás vagy 2,0 x 1,6 mm / 4 lapkás kerámia vagy 1,6 x 1,2 mm / 4 betétes nagyon kis alkalmazásokhoz |
| Hőmérséklet-tartomány | -40 °C-tól +85 °C-ig (vagy +125 °C autóipari felhasználás esetén) |
Szívesen segítünk Önnek az Ön értelmezéséhez és megvalósításához megfelelő kerámiaház kiválasztásában.
A legtöbb LoRaWAN végberendezésnek a MHz-es rádiókristályon kívül egy 32,768 kHz-es órajel-kristályra is szüksége van a mikrokontroller valós idejű órájához (RTC):
Az újabb Semtech LR1110 és LR1120 adó-vevőkészülékek beépített 32,768 kHz-es alacsony frekvenciájú kristályoszcillátorral (XOSC) rendelkeznek, amely közvetlenül használható az RTC-hez. Alternatív megoldásként külső 32,768 kHz-es órajelet is lehet táplálni a DIO11-en keresztül a gazdamikrokontrollerrel, vagy egy 32,768 kHz-es kristály használható 9pF terhelési kapacitással.
Az ESR szintén kulcsfontosságú paraméter a 32,768 kHz-es kvarc esetében - talán még kritikusabb, mint a MHz-es kvarc esetében. Sok mikrokontroller-oszcillátorfokozat korlátozott negatív bemeneti ellenállással rendelkezik. Ha az ESR túl magas, a kristály nem fog megbízhatóan oszcillálni.
| Ház | Típus. ESR (max.) | Megjegyzés |
| 3,2 x 1,5 mm / 2 betétes | 50 kΩ | Legjobb kompromisszum: legalacsonyabb ESR, legkedvezőbb ár |
| 2,0 x 1,2 mm / 2 betétes | 70 kΩ | Ha kisebb házra van szükség |
| 1,6 x 1,0 mm / 2-pad | 90 kΩ | A legkisebb ház, de a legnagyobb ESR - kritikus |
Ajánlás: LoRaWAN-alkalmazásokhoz a 32,768 kHz-es kristály 3,2 x 1,5 mm-es / 2 lapkás kerámia házban, max. 50 kΩ ESR-rel a legbiztonságosabb és legkedvezőbb választás. Az alacsony ellenállás gyorsabb és biztonságosabb tranziens viselkedést biztosít.
Ha szűkös a hely a lapon, gyakran jobb és kedvezőbb stratégia, ha kisebb házra váltunk a MHz-es kristály számára (pl. 2,0 x 1,6 mm vagy akár 1,6 x 1,2 mm), és a 32,768 kHz-es kristály számára maradunk a jól bevált 3,2 x 1,5 mm-es háznál - itt a legnagyobb az ESR-előny, és könnyebb dolgozni a 32,768 kHz-es kristállyal. M3215RR nem fog tranziens problémákat okozni.
Az RTC funkcióhoz a legtöbb esetben elegendő a ±20 ppm frekvenciatűrés +25 °C-on. A LoRaWAN B osztályú szinkronizáláshoz egy ±10 ppm-es szűkebb tűréshatár előnyös lehet.
Tipikus értékek: 4 pF, 6 pF, 7 pF, 9 pF, 12,5 pF vagy 18 pF. A terhelési kapacitást pontosan az MCU gyártójának ajánlásához kell igazítani. A 32,768 kHz-es kristályokat a 7 pF és 9 pF szabványos terhelési kapacitással általában LoRa WAN alkalmazásokban használják. A LoRaWAN-tervek gyakori hibaforrása a 32,768 kHz-es kristály használata a nem megfelelő terhelési kapacitással, ami szisztematikus frekvenciaeltolódáshoz és RTC-drifthez vezet.
| Paraméterek | Specifikáció |
| Frekvencia | 32,768 kHz |
| Frekvenciatűrés | ±20 ppm +25 °C-on (±10 ppm B osztály esetén) |
| Terhelési kapacitás | Az MCU adatlapja szerint (pl. 7 pF vagy 9 pF, más értékek is elérhetők) |
| ESR (max.) | ≤ 50 kΩ (ajánlott) |
| Ház | 3,2 x 1,5 mm / 2 lapkás kerámia (ajánlott) |
| Hőmérséklet-tartományok | -40 °C és +85 °C, -40 °C és +105 °C vagy -40 °C és +125 °C között |
A LoRaWAN-alkalmazásokhoz a kristály kiválasztása során gondosan figyelembe kell venni a frekvenciapontosságot, az ESR-t, a ház méretét és a költségeket. A MHz-es rádiókristály esetében egy 32 MHz-es (vagy 26 MHz-es, az IC-től függően), alacsony ESR-rel (≤ 40 Ω) és ±10 ppm frekvenciatűréssel rendelkező rezgőkristály a megfelelő választás a legtöbb végberendezés esetében. Természetesen mi is szállíthatunk 32 MHz-es TCXO-k is szállítható. A legkedvezőbb a 2,0 x 1,6 mm-es kerámia házban lévő változat.
Az RTC-hez 32,768 kHz-es kristályt ajánlunk 3,2 x 1,5 mm-es kerámia házban, maximum 50 kΩ ESR-rel - a legmegbízhatóbb tranziens viselkedés a legalacsonyabb áron.
A döntő sikertényező a kristályspecialistával való együttműködés, aki támogatni tudja Önt a kiválasztási folyamatban, és szükség esetén áramköri elemzést végez, hogy biztosítsa az optimális tranziens válasz biztonsági tartalékot az Ön konkrét LoRaWAN-alkalmazásához.
Frekvencia szakértőink szívesen adnak Önnek tanácsot - lépjen kapcsolatba velünk személyre szabott ajánlásért, vagy használja a kvarckonfigurátorunkat a gyors termékválasztáshoz.
Termékkonfigurátor MHz-es kristály oszcillátor 3,2 x 2,5 mm / 4 lapkás
Termékkonfigurátor MHz rezgő kvarckristály 2,0 x 1,6 mm / 4 lapos
Termékkonfigurátor MHz oszcilláló kvarckristály 1,6 x 1,2 mm / 4 lapkás
Termékkonfigurátor 32 kHz-es kristály oszcillátor 3,2 x 1,5 mm / 2 lapos
Termékkonfigurátor 32 kHz-es kristály oszcillátor 2,0 x 1,2 mm / 2 lapkás
Termékkonfigurátor 32 kHz-es kristályoszcillátor 1,6 x 1,0 mm / 2 lapkás
Kérem hívjon vissza (időpont egyeztetéssel)
