크리스탈 데이터시트 읽기: 세 가지 허용오차, 이를 추가하는 두 가지 방법

ppm은 분수이고, 이것이 요령의 전부입니다

백만 분의 1은$10^{-6}$입니다.따라서 절대 오차는 곱한 값에 따라 달라집니다.

32.768kHz에서 ±20ppm은 ±0.66Hz입니다.25MHz에서도 동일한 ±20ppm은 ±500Hz입니다.이 레퍼런스에서 2.4GHz 캐리어를 합성하면 채널 정확도 요구 사항을 충족하지 못할 정도로 ±48kHz가 됩니다.

기억해 두어야 할 단축키: MHz 단위의 주파수는 ppm당 Hz와 같습니다.25MHz 부품은 매 ppm마다 25Hz로 이동합니다.

하나가 아닌 세 개의 용어

데이터시트 앞면의 숫자는 초기 또는 교정 허용 오차 (배송 당일 25°C에서의 트림 정확도) 입니다.그 뒤에는 두 가지 용어가 더 있습니다.

온도 안정성 AT 컷 크리스탈의 경우 주파수 대 온도는 25°C 부근의 굴곡을 가진 입방체입니다. 곡선이 선형이 아니기 때문에 이 값은 계수가 아니라 작동 범위에 대한 총 편차로 인용됩니다. 노화. 마운트의 응력 감소와 전극에서의 물질 전달로 인한 돌이킬 수 없는 변화.연간 견적, 1년차 기준 최대 규모

일반적인 25MHz 부품은 초기 값이 ±20ppm, 온도 대비 ±15ppm, 연간 ±3ppm입니다.3년이 지나면 노화 기간이 누적되어 ±9ppm이 됩니다.

합계 또는 제곱근-제곱?

이 결정이 중요하며, 각 질문에 대한 두 답변 모두 정답입니다.

산술 합계: $20 + 15 + 9 = 44$ ppm.이것이 보장 한도입니다.어떤 조건에서도, 수명의 어느 시점에서든, 그 어떤 장치도 그것을 초과할 수 없습니다.이는 프로토콜 마진, 규제 주파수 정확도 요구 사항 또는 최악의 경우 링크 버짓이 살아남기 위해 필요한 것입니다. 제곱근: $\sqrt{20^2 + 15^2 + 9^2} = 26.57$ ppm.이는 세 가지 메커니즘이 서로 상관관계가 없다고 가정하며, 대체로 상관관계가 있습니다. 트림 오프셋은 회전 온도가 어느 지점에 도달했는지에 대해 아무 것도 알려주지 않습니다.이는 실제 생산 스프레드를 설명하며 수율 계산에 사용해야 하는 내용입니다.

RSS 수치는 40% 더 작습니다.보장된 한도가 필요한 곳에서 이를 사용하면 설계가 적격성을 통과한 후 현장에서 적층된 유닛에 대해 간헐적으로 실패하는 경우가 발생합니다.

25MHz에서 ±44ppm의 최악의 경우는 ±1100Hz이므로 부품은 24,998,900~25,001,100Hz 사이입니다.

타임키핑 변환

ppm은 분수형 (속도) 이기 때문에 추가 물리 효과 없이 경과 시간에 바로 매핑됩니다.

• 1ppm = 초당 1µs
• 1ppm = 하루 86.4밀리초
• 1ppm = 연간 31.5초

따라서 ±44ppm은 하루 최대 3.8초, 연간 23분의 드리프트입니다.

하루 초 단위는 제품 관리자가 판단할 수 있는 수치이지만 ppm은 그렇지 않기 때문에 이 전환은 일찍 해볼 가치가 있습니다.±20ppm RTC는 하루에 ±1.73초로 변동합니다. 이는 일 년에 약 10분 30초입니다.요구 사항이 “도움 없이 일 년에 1분 이내”인 경우 대략 ±2ppm이 필요합니다. 이는 크리스탈이 아니라 TCXO를 의미합니다.

데이터시트에 없는 용어

부하 커패시턴스 불일치.

크리스탈은 특정 부하 커패시턴스 (일반적으로 12pF, 18pF 또는 20pF) 에 대해 표시된 주파수에 도달하도록 지정됩니다.다른 부하를 가해 주면 주파수가 낮아집니다.인발력은 보통 수십 ppm으로 초기 허용 오차와 온도 안정성을 합친 것보다 큽니다.

이 현상은 부품이 아니라 회로의 속성이기 때문에 세 가지 데이터시트 용어 어디에도 나타나지 않습니다.

크리스탈이 실제로 받는 부하는 직렬로 연결된 두 개의 부하 커패시터에 패드, 트레이스 및 오실레이터 핀에서 나오는 표유 커패시턴스 (일반적으로 3~5pF이므로 잊어버리기 쉽습니다) 입니다.보드의 주파수가 떨어져서 돌아오는 가장 일반적인 이유 중 하나는 지정된$C_L$값에서 스트레이를 빼지 않고 부하 커패시터의 크기를 조정하는 것입니다.

긴 사용 수명으로 인한 노화

연간 노령화 수치를 선형적으로 누적하는 것은 의도적으로 비관적입니다.실제 크리스털 에이징은 대략 대수형으로, 대부분의 변화는 1년차에 발생하고 그 이후에는 하락합니다.일반적으로 10년은 첫해 수치의 2~3배이지 10배가 아닙니다.

선형 누적은 사양을 보수적으로 읽는 것이며, 보장된 한도를 위한 올바른 선택입니다.하지만 10년식 제품에 비해 훨씬 더 비싼 부품을 구입하게 된다면, 비관적으로 설계하기보다는 공급업체에 실제 노후화 곡선을 물어보는 것이 좋습니다.

지침

가장 엄격한 기준 소비자를 기준으로 한 크기입니다. 하나의 설계는 수천 ppm을 견딜 수 있는 UART와 10ppm을 견딜 수 있는 라디오 신시사이저를 공급할 수 있습니다. 독립된 클록이 두 개면 예산이 두 개입니다. 두 장치가 제자리를 유지해야 하는 경우 상대 오차는 양쪽 모두의 합입니다. 즉, ±30ppm 부품 두 개가 60ppm 차이가 날 수 있습니다. 온도가 우세한 경우 트림을 조이는 대신 TCXO를 구입하십시오. 초기 허용 오차는 개선하는 데 비용이 많이 들며 일반적으로 넓은 범위의 설계에서 온도가 가장 큰 영향을 미칩니다. 부하 커패시턴스를 먼저 수정하십시오. 이는 레이아웃과 구성 요소 선택이므로 데이터시트에서 약속한 모든 것을 잘못 이해하게 됩니다. 크리스탈 PPM 허용 오차 계산기 는 이 세 가지 용어를 양방향으로 모두 누적하여 캐리어에서 Hz로 변환하고 드리프트를 하루에 초 단위로, 연간 분 단위로 보고합니다.