STM32外部晶振電路設(shè)計和匹配

1、 STM32外部晶振電路設(shè)計和匹配STM32的時鐘源STM32F103有兩種主時鐘案，個是依靠內(nèi)部RC振蕩器的HSI（內(nèi)部速時鐘），另個是HSE（外部速時鐘）。內(nèi)部速時鐘源（HSI）看數(shù)據(jù)冊，內(nèi)部的HSI是由ST出時校準(zhǔn)過的，但是精度并不，在0到70下誤差范圍達到，即便是在標(biāo)準(zhǔn)的25下，也-1.3%到2%有的誤差（如下圖）。-1.1%到1.8%對于波特率的異步串通訊，或者需要精度定時的場合（如：需要跑積分算法的時候），HSI就有隱患，甚根本達不到設(shè)計要求。外部速時鐘源（HSE）為了更的時鐘精度，就要HSE做主時鐘源，起碼做到30ppm還是很容易的。源晶振相對便宜些，要求不是常的話也夠了。對于外

2、部源晶振，需要做些匹配作。當(dāng)然，直接baidu個原理圖，啥也不想，直接照著抄也可以運。但是這樣的設(shè)計，批量產(chǎn)會不會出問題？某些特定環(huán)境下會不會崩潰？系統(tǒng)穩(wěn)定性會不會很低？都是未知數(shù)。這就是給的設(shè)計埋下隱患，說不定什么時候就崩了。所以還是來看看怎么匹配吧就以和的匹配為例晶技HC-49SMD 8M 20pF 20ppmSTM32F1031. 負載電容匹配 負載電容就是下圖中的，般取，這兩個電容和晶體Q構(gòu)成三點式電容振蕩器。CL1 = CL2CL1、CL2那么要把跟誰匹配呢？其實就是跟晶振的參數(shù)：匹配，簡稱，從晶振的數(shù)據(jù)冊可以查到，見下圖：CLCL1、CL2Load Capacitance我們選擇的

3、是20pF系列的晶振，所以CL = 20pF當(dāng)然我們知道，在電路板線上還有寄電容，連接的芯輸端也有等效電容，這部分也要考慮進去。從ST冊可以查到，STM32F103的晶振輸電容是5pF，PCB線的寄電容般可以估值3pF到5pF。我們這就取 。下看公式：Cs = 10pF由于我們?nèi)×?，公式就可以變?yōu)椋篊L1 = CL2 = 2 * （CL - Cs）CL1 = CL2把帶上的公式，能求出：CL1 = CL2 = 20pFCs = 10pF，CL = 20pF因此CL1、CL2均取為20pF。2.晶振跨導(dǎo)計算 為了確保晶振能順利起振，并運在穩(wěn)定狀態(tài)，就得有夠的增益來維持。般要求就是，單機的 晶振的

4、5倍以上就可gmcritgm以。下就求下這個值，看看是否于5倍。先看STM32F103冊，可以直接獲知：gm = 25mA/V有了，就要它跟晶振的最穩(wěn)定跨導(dǎo)相較。是要我們計算下的：gmcritgm = 25mA/Vgmcrit這的個未知參數(shù)的意義是：ESR晶振的等效串聯(lián)電阻，冊查到F晶振的振蕩頻率C0晶振的Shunt CapacitanceCL晶振的負載電容Load Capacitance 好，下看晶振的冊，找這個參數(shù)：。參數(shù)Get，計算：F = 8MHz，C0 = 7pF，CL = 20pF，ESR = 80gmcrit = 4*80*(2*8*106)2*(7*10-12 + 20*10-

5、12)2gmcrit = 0.1886現(xiàn)在gm、gmcrit都有了，可以下了值 = gm/gmcrit = 25/0.1886 = 132可見，這個值是132，遠于5倍的最低要求，所以我們選擇的晶振是合適的。如果算出來是不合適的，那就要選更ESR，更低CL的晶振。其實STM32對于速晶振的要求不，但是對于外部低速RTC晶振的要求些，選型時要多加留意。3. 驅(qū)動電平DL（Drive Level）驅(qū)動電平其實就是指晶振作消耗的功率，如果這個功率過，超過晶振承受能，則晶振壽命將減少，容易過早失效。晶振的推薦功率，可以在上圖（晶振數(shù)據(jù)冊）中找到，我們選擇的這個晶振的DL范圍是1到500uW，推薦是100uW。如果實際作功率過，就串聯(lián)個Rext來限制功耗。實際功耗怎么獲得？這個得波器測量，然后帶ESR計算出來。4. 反饋電阻Rf （Feedback Resistance） 把這個放最后，其實不是因為他沒啥，是因為ST已經(jīng)把他集成到芯了，我們不太多關(guān)這個問題了。這個Rf的作就是讓放器Vin = Vout，來強制作在放區(qū)間總結(jié)以上寫的4項，對于STM32F103的速外部晶振，其實主