STM32F103系列晶振選型示例

大家好，今天聊一下STM32晶振設(shè)計選型。

1. 下載STM32F103 datasheet，Page1 找到與晶振相關(guān)的參數(shù)，時鐘頻率4~16MHz;

   
   

2. MCU所需晶振參數(shù)定位到Page 51；從內(nèi)容上看，這是對外部時鐘源的參數(shù)要求，單顆MCU使用情形一般為有源晶振。有源晶振分為Clipped sine wave 和CMOS輸出，此處選擇CMOS output. OSC_IN為外部時鐘輸入pin，所有的參數(shù)都是圍繞OSC_IN開始的。

f=1~25 MHz，      外部有源晶振輸出頻率

0.7VDD<VHDD,   OSC_IN高電平輸入

VSS<VL<0.3VSS, OSC_IN低電平輸入

Tw>5ns, OSC_IN保持高/低電平時間（不同于保持時間）

Tr/Tf<20ns, OSC_IN上升/下降時間

Cin=5pF, OSC_IN引腳分布參數(shù)

45%55%,     一般為50%

-1uA<IL<1uA 輸入漏電流

首先看下有沒有推薦的型號，Datasheet內(nèi)沒看到，但是不代表沒有，有的供應(yīng)商提供的EVB評估板會提供詳細的BOM。

此時，可以看看常見的一些晶體供應(yīng)商，Refer to the application note AN2867 “Oscillator design guide for ST microcontrollers”

• ABRACON

• EPSON

• KYOCERA

• MICROCRYSTAL

• MURATA

• NDK

• RIVER

無線通信應(yīng)用中，以EPSON  TG3225/TG2520為例，晶振頻率選擇25MHz.封裝可選2520或者3225，CMOS輸出，電源電壓3.3V。

3. 無源晶振

對于 CL1 和 CL2，建議使用 5pF 至 25pF 范圍（典型值）的高質(zhì)量外部陶瓷電容器，專為高頻應(yīng)用而設(shè)計，并根據(jù)晶體或諧振器的要求進行選擇（見圖24)。CL1 和 CL2 通常大小相同。晶體制造商通常會指定負載電容，即 CL1 和 CL2 的串聯(lián)組合。在確定 CL1 和 CL2 的大小時，必須包括 PCB 和 MCU 引腳電容（10 pF 可用作引腳和電路板總電容的粗略估計）。

以上是STM32F103 datasheet給出的資料，很明顯的有價值的就是頻率典型值8MHz (4~16MHz)。

瀏覽ESPON無源晶振2022推廣產(chǎn)品（產(chǎn)品一定要已經(jīng)量產(chǎn)且在生命周期內(nèi)，不然采購會找你麻煩，文末有ESPON 2022最新產(chǎn)品鏈接）

忽略車規(guī)級和商用，從頻率和封裝來看，F(xiàn)A-128/FA-20H/FA-238V等都可以選擇。

第二步看具體的參數(shù)，以FA-128為例，驅(qū)動功率=10uW, CL>6pF，如果選擇16MHz 可看具體的參數(shù)。

CL>6pF沒有具體參數(shù)，此時最佳方式是聯(lián)系到ESPON或者代理咨詢到資料，如果沒有也可去立創(chuàng)商城/云漢芯城/貿(mào)澤/得捷電子等公開渠道搜索。

從上圖看出，

CL=9pF （晶體諧振電路的等效容抗）

CL = CL1 x CL2 / (CL1 + CL2) + Cstray ，其中 Cstray 是引腳電容和電路板或走線 PCB 相關(guān)電容

前文建議CL1、CL2范圍5~15pF, Cstray=10pF，不過如果這樣計算，CL1，CL2是負值；

取Cstray=6pF，則CL1=CL2=6pF;

取Cstray=7pF，則CL1=CL2=4pF;

可以放2個5.6pF電容，最終取值需供應(yīng)商匹配或自己根據(jù)相應(yīng)條件測試調(diào)整。

Datasheet中給出最大驅(qū)動電流為1mA,

驅(qū)動電流功率=10uW=i2·R1 R1是晶振的等效串聯(lián)電阻

f=16MHz，R1=ESR=200, i2=50nA<1mA

i2=1mA代入， R1=100<200 均沒有超出允許范圍。

這里對于頻率偏移沒有特殊的要求，用于時鐘的晶體相對于RF而言，年老化率偏低。如果需要對頻率偏移進行計算，必須考慮常溫便宜，溫度變化偏移和年老化率；如果MCU內(nèi)部帶校準功能的話，頻偏也會得到優(yōu)化。

公眾號后臺回復(fù)：MCUCG ，可獲取STM32晶體設(shè)計選型詳細文檔。

后臺回復(fù)：EPSON晶體器件選型指南