¿Cuál es la diferencia entre un oscilador de cristal marcado como 4.0000M y un oscilador de cristal marcado como 4.000?
¿Qué papel juega un oscilador de cristal en las aplicaciones?
Las fuentes de reloj de los microcontroladores se pueden dividir en dos categorías: fuentes de reloj basadas en dispositivos resonantes mecánicos, como osciladores de cristal, tanques resonantes cerámicos, etc.; osciladores RC (resistencia, condensador). Una es la configuración del oscilador Pierce, adecuada tanto para osciladores de cristal como para tanques resonantes cerámicos. El otro es un oscilador RC discreto simple.
Los osciladores basados en osciladores de cristal y tanques resonantes cerámicos suelen proporcionar una precisión inicial muy alta y coeficientes de temperatura bajos. Los osciladores RC pueden arrancar rápidamente y son menos costosos, pero su precisión suele ser deficiente en función de la temperatura y el voltaje de suministro operativo, y puede variar entre el 5 y el 50% de la frecuencia de salida nominal.
Sin embargo, su rendimiento se ve afectado por las condiciones ambientales y la selección de componentes del circuito. Se debe prestar atención a la selección de componentes y al diseño de la placa de circuito del circuito oscilador. Cuando se utiliza, el tanque resonante cerámico y la capacitancia de carga correspondiente deben optimizarse de acuerdo con el nivel lógico específico. Los osciladores de cristal de alta calidad no son sensibles a la elección del amplificador, pero pueden causar fácilmente una deriva de frecuencia (o incluso daños) cuando se sobreaccionan. Los factores ambientales que afectan el funcionamiento del oscilador incluyen interferencias electromagnéticas (EMI), vibraciones y golpes mecánicos, humedad y temperatura. Estos factores pueden aumentar la variación de la frecuencia de salida, aumentar la inestabilidad y, en algunos casos, hacer que el oscilador deje de vibrar.
La mayoría de los problemas anteriores se pueden evitar utilizando el módulo oscilador. Estos módulos tienen su propio oscilador que proporciona una salida de onda cuadrada de baja impedancia que garantiza su funcionamiento en determinadas condiciones. Los dos tipos más utilizados son los módulos de oscilador de cristal y los osciladores RC integrados (osciladores de silicio). El módulo de oscilador de cristal proporciona la misma precisión que un oscilador de cristal discreto. Los osciladores de silicio son más precisos que los osciladores RC discretos y pueden proporcionar la misma precisión que los tanques resonantes de cerámica en la mayoría de los casos.
A la hora de seleccionar un oscilador, también se debe tener en cuenta el consumo de energía. El consumo de energía de un oscilador discreto está determinado principalmente por la corriente de suministro del amplificador de retroalimentación y el valor de capacitancia dentro del circuito. El consumo de energía de un amplificador CMOS es directamente proporcional a la frecuencia de funcionamiento y puede expresarse mediante el valor del condensador de consumo de energía. Por ejemplo, la capacitancia de consumo de energía del circuito de compuerta inversor HC04 es 90pF. Al funcionar con una fuente de alimentación de 4 MHz y 5 V, equivale a una corriente de fuente de alimentación de 1,8 mA. Junto con una capacitancia de carga de oscilador de cristal de 20 pF, la corriente total de la fuente de alimentación es de 2,2 mA. Los tanques resonantes cerámicos generalmente tienen capacidades de carga más grandes y requieren mayores. corrientes. En comparación, los módulos de oscilador de cristal generalmente requieren una corriente de suministro de 65438 600 mA ~ 60 mA. La corriente de suministro de un oscilador de silicio depende de su tipo y función, desde unos pocos microamperios para dispositivos de baja frecuencia (fijos) hasta unos pocos miliamperios para dispositivos programables. Un oscilador de silicio de baja potencia, como el MAX7375, requiere menos de 2 mA cuando funciona a 4 MHz.
Al optimizar la fuente del reloj en aplicaciones específicas, se deben considerar exhaustivamente los siguientes factores: precisión, costo, consumo de energía y requisitos ambientales.