Gyakorlati mérési módszerek a "Kvarckristályok optimalizálása IC-khez" című bejegyzéshez - E és 4. szakaszok
Az enciklopédia cikkhez : A kristályok optimális illesztése az IC-khez
Miről van szó:
A bekapcsolási idő a tápfeszültség bekapcsolása (vagy az oszcillátor engedélyezése az MCU-ban) és a stabil, használható oszcilláció elérése közötti idő. Különösen kritikus a gyakori alvó/ébrenléti ciklusokkal rendelkező, alacsony fogyasztású MCU-k esetében, mivel minden egyes indítási folyamat közvetlenül beleszámít az energiamérlegbe, és meghatározza a teljes késleltetési időt.
Típusos követelmények: < 2 ms erős oszcillátorral rendelkező gyors MCU-k esetében, 2 - 10 ms a standard kiviteleknél, 250 - 1000 ms a 32,768 kHz-es órajelű kristályoknál.
Befolyásoló változók
- Az IC-ben lévő oszcillátor erősítése (|-Rneg|)
- A kristályESR-je
- Load kapacitás CL vagy ténylegesen effektív C1, C2 és Cpar
- Hőmérséklet (-40 °C jelentősen hosszabb, mint +25 °C)
- Tápfeszültség (alacsony VCC exponenciálisan meghosszabbítja az indítási időt)
- VCC rámpa minősége (emelkedési idő, monotonitás)
Az indítási idő meghatározása
Az indítási időt általában úgy határozzák meg, mint azt az időt, amikor a rezgés amplitúdója eléri a stabil állapotú végső értékének 90%-át. Egyes MCU-gyártók ettől eltérően a digitális logikai szint eléréseként vagy az XOSC készenléti jelző aktiválásaként határozzák meg.
| Definíció | Mérési pont | Típusosan használják | ||
|---|---|---|---|---|
| 90 %-os kritérium | Oszcilloszkóp az XOUT-hoz | Kvarcgyártó, laboratóriumi gyakorlat | ||
| 95 %-os kritérium | Oszcilloszkóp az XOUT-hoz | Strict Automotive-Spec | ||
| Logikai szint a kimeneten | Órakimenet / GPIO | MCU adatlap | ||
| XOSC-Ready-Flag | Státuszregiszter / GPIO kapcsoló | MCU firmware nézet |
Mérési beállítások
Készülékek
- Oszcilloszkóp ≥ 500 MHz, ≥ 2 GS/s, mély memóriamélység (≥ 1 MPt)
- Aktív FET szonda az XOUT-on (alacsony bemeneti kapacitás, ≤ 1 pF)
- Második csatorna a VCC-n (közvetlenül az IC tápellátó pinjén)
- Opcionális: harmadik csatorna egy GPIO-n, amelyet az MCU indító kódja kapcsol (pl. XOSC-Ready esetén). pl. XOSC-kész jelzőhöz)
- Mérőhegy rövid földi referenciával (< 5 mm) a földi induktivitás minimalizálása érdekében
Átjáró
- Triggerelés: él a VCC-n (pl. a Vnom 50 %-ánál) vagy az oszcillátor bekapcsolását jelző GPIO-n.
- Az időbázist a várható indítási tartományra állítsa be - MHz-es kristályoknál jellemzően 0,2 ms/div (teljes ablak 2 ms), 32,768 kHz-es kristályoknál jellemzően 50 ms/div.
- A várható indítási idő legalább 3-szorosát rögzítse, hogy a tranziens folyamatot teljesen rögzítse.
- Értékelés: Határozza meg az XOUT-oszcilláció burkológörbéjét. t_start az az idő, amikor az állandósult amplitúdó 90 %-a elérkezik.
- Sorozatértékeléshez: Rögzítsen 10-30 egyedi indítást (perzisztencia üzemmód), és értékelje a leghosszabb indítási időt a legrosszabb esetként.
Fontos a kioldásnál Nem szabad magára a rezgésre kioldani. Az oszcillátor a zajból indul ki, és a növekvő amplitúdó bármelyik szélén történő triggerelés szisztematikusan torzítja a kezdési időt. Mindig külső eseményre triggereljen: VCC élre vagy az MCU indítókód GPIO-impulzusára. |
Az indítási idő jellemzése a hőmérséklet és a feszültség segítségével
Egyetlen mérés +25 °C-on és névleges feszültségen nem elegendő. A robusztus kialakításokhoz a következő mátrix ajánlott:
| Hőmérséklet | VCC | Méret | Átvétel | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| +25 °C | Vnom | Referencia | Bázisérték | |||
| -40 °C | Vnom | Hideg | < 3× alapérték | |||
| +85 °C | Vnom | Hőmérséklet | < 1.5× alapérték | |||
| +25 °C | Vmin (-10 %) | Határfeszültség | < 2× alapérték | |||
| -40 °C | Vmin | Súlyosbítás-kombináció | < 5× alapérték | |||
| +25 °C | VCC rámpa lassú (5 ms) | monotonitás ellenőrzése | rezgés biztonságosan elindul |
A boríték értelmezése
A kezdődő oszcilláció burkológörbéje általában egy exponenciális függvényt követ:
U(t) = U_rausch - exp( t / τ ) a τ = 2-L1 / (|-Rneg| - ESR)
Két anomália értékes támpontokkal szolgál:
Plató a felfutásban (az amplitúdó nem növekszik tovább, majd hirtelen mégis): Határeset |-Rneg| tartalékot jelez. Gyakran alacsony hőmérsékleten vagy alacsony VCC-nél. Ellenintézkedés: alacsonyabb ESR-rel rendelkező kvarc.
Az amplitúdó túlcsordulása (az álló érték rövid időre túllépése): Erős erősítést mutat, általában kritikátlan. Azonban rövid ideig tartó meghajtószint-emelkedéssel járhat együtt - nagyon érzékeny kvarckristályoknál ellenőrizze az öregedési hatásokat.
Típusos mért értékek
| Kvarc típusa | Oszcillátor | t_start (90 %) tip. |
|---|
Javító intézkedések, ha a kezdési idő túl hosszú
- Válasszon kristályt lényegesen alacsonyabb ESR-rel (2-3 faktor a specifikációs maximumhoz képest)
- Visszacsökkentse a terhelési kapacitást, ha az MCU lehetővé teszi (alacsonyabb C1/C2 és így CL_eff)
- Konfigurálja az MCU-ban az oszcillátor erősítő fokozatát "High Drive"/"Fast Start"
- Visszacsökkentse az elrendezés parazitáit (lásd a parazita kapacitásokról szóló bejegyzést)
- Órakristályok esetén: Alacsony fogyasztású alkalmazásokban részesítse előnyben az LRT technológiát, hogy az indítási időt és az indítási tartalékot még alacsony VCC mellett is biztonságban tartsa
Bővebb információ
Az indítási idő, az ESR, az erősítés és a hőmérséklet közötti összefüggéseket a "Kristályok és IC-k optimális illesztése" című gyakorlati útmutató ismerteti (E és 4. szakasz). Ez a bejegyzés a mérési gyakorlatot ismerteti - a kioldási stratégiától a hőmérséklet jellemzéséig.
Kérdései vannak a megvalósítással kapcsolatban
Frekvencia szakértőink támogatják Önt a megfelelő kvarckristály kiválasztásában, méréseket végeznek az áramkörében, és támogatást nyújtanak a tervezéshez a sorozatkiadásig.
- Kérjen műszaki tanácsot
- Tárgyalja meg velünk az alkalmazását
- Mintakristály meghatározása és megrendelése
- Kérjen alternatívát kereszthivatkozáson keresztül
.
info@petermann-technik.de
Az Ön sikere a mi célunk.
