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[参考译文] AM4378:晶体停止工作 — 任何见解?

Guru**** 2393725 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/processors-group/processors/f/processors-forum/1491627/am4378-crystal-stops-working---any-insight

器件型号:AM4378

工具/软件:

您好、  

客户遇到问题。 在田野上,他注意到水晶突然停止工作。

-关闭和打开系统不能系统地解决问题。  

-将 xtal 更改为新的,系统地解决了这个问题。  

-应用热和冷他们观察到 24MHz 信号的电压上升和下降,在某些情况下停止工作。  

-客户有以下 xtal 电路。 他使用了 ECS-F-240-18-28AX — 此处是 e2e.ti.com/.../3007.csm_5F00_4ax_2D00_14522.pdf 数据表

客户测量的分流电阻为 3 pF、XTAL 电阻也处于建议 的运行范围内。  

客户当然要与晶体供应商核实、但您以前是否看到过此类问题、并且晶体周围使用的电容器是否有需要修改的地方? 还是任何要修改的内部 CAP 校准?  

谢谢

Geoffrey  

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    在首次通电时、发现从不开始振荡的晶体电路并不罕见、但在启动后、发现停止振荡的晶体电路却是非常罕见的。  这  是因为与维持振荡相比、在振荡器和晶体电路中启动振荡需要更多的增益。

    对于所使用的晶体、C151 和 C152 的值不正确。  晶体 Y1 以及电容器 C151 和 C152 构成谐振回路、其中 C151 和 C152   串联连接、两个串联电容器并联到晶体。 因此、通过电容器 C151 和 C152 晶振施加到晶体的容性负载[(C151×C152)/(C151+C152)]= 9pf、而不是晶体要求 18pf。  但是、无法将 C151 和 C152 的值增加到 36pf、因为 AM437x 器件允许的最大电容为 24pF。 这意味着您需要选择 另一个 容性负载要求较低的晶体。

    我不确定如何测量晶体电路的振幅、但这可能会比较棘手。 您需要使用具有极低电容和极高 直流阻抗的非侵入式示波器探头来测量振幅。 大多数输入电容非常低的示波器探头都是 具有 25k 至 50k 直流输入阻抗的有源探头。 10 个无源探头将具有非常高的直流输入阻抗 、但可能具有 8 - 10pF 的输入电容。  这两个选项都会对测量造成干扰。 您可以发现、使用最低输入电容 10x 的探头将是测量振荡振幅的理想选择。

    振荡器已经有一个内部反馈电阻器、因此很可能 不需要 1M 电阻器 R39 来启动振荡。

    您是否检查了 晶体功率耗散、看看振荡器是否过度驱动晶体电路、并导致其在 过驱动条件下出现故障?  如果是这样、您可能需要包含数据表中“OSC0 晶体电路原理图“所示的可选电阻器 RD。 请参阅 数据表中“OSC0 晶体电路特性“表的 Pxtal 参数。  

    此致、
    Paul

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    您好、Paul:  

    1. 您不应该考虑晶体的并联电容、晶体焊盘之间的电容等... 计算 C151 和 C152 的值?   

    我的客户估计 Cshunt 电容约为 8.5pF、因此 C1 和 C2 应约为 19pF。 这是正确的吗?

     

        2.回答你的问题 — 我提交了一篇文章 : https://e2e.ti.com/support/processors-group/processors---internal/f/processors---internal-forum/1493194/am4378-formula-power-dissipation 这是有关如何计算 DL  

    此致

    Geoffrey  

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     AM437x 数据表中提供的用于计算晶体负载电容的公式并不能正确地表示对晶体负载的所有影响。 它还不应包括晶体的并联电容、因为晶体制造商已经考虑了该电容。 我建议使用 AM64x 数据表中提供的公式。 请参阅 AM64x 数据表的“负载电容“部分。

    我还建议确认晶体电路的组合并联电容(包括 PCB 和封装贡献)小于 AM437x 数据表中定义的 5pF 最大值。 AM64x 数据表的“并联电容“部分介绍了如何确定 施加到 振荡器的并联电容。 我很关心您上面的评论、客户估算了大约 8.5pF 的并联电容。 如果是、则超出 5pF 最大值。 过大的分流电容 可有效 降低振荡器增益、从而导致振荡器启动问题。 注意:大多数晶体数据表中的最大并联电容值表示数据表所表示的整个晶体系列在最坏情况下的并联电容。 您的客户可能需要申请特定器件型号的晶体数据表、以确定其特定晶体的最大并联电容。

    根据我的经验、他们需要选择一个负载电容较低的晶体、使其符合最大 C1 和 C2 电容参数值 24pF。 注意:C1 电容参数限制应应用于电容器 C1 和  相对于 接地的 XTALIN 信号电容的组合、而 C2 电容参数限制应应用于电容器 C2 与   相对于 接地的 XTALOUT 信号电容的组合。

    此致、
    Paul

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    您好、Paul:  

    感谢您的反馈。

    您是否推荐在 EVM (SCM18B –24.000MHz TR) 上使用晶体? 其负载电容从 7 pF 开始  

    此致

    Geoffrey  

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    编号 此晶体部件号中的“18"表示“表示该晶体被切割为与 18pF 负载共振、这会产生与 ECS 晶体相同的问题。 您需要选择一个被切割成与 8pF - 10pF 负载谐振的晶体。

    此致、
    Paul

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    您好、Paul:  

    我可以向客户推荐哪种晶体?  

    此致

    Geoffrey  

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    TI 绝不应针对客户的系统推荐元件。 客户系统的要求可能超出为 AM2437x 器件定义的要求、需要考虑、TI 可能不知道这些要求。 例如、其系统可能需要一个比 AM437x +/–50ppm 限制精确的参考时钟。  客户的系统设计人员应选择 满足其所有系统要求的元件。

    我在回答有关 AM2437x 要求的问题时没有问题、但我不能随意提出确定的元件建议。 不过、我们可能会提出一项建议 、供考虑。

    他们选择的 24MHz 晶体的 ESR 应小于 48 欧姆。

    振荡器允许的最大并联电容为 5.0 pF、因此 XTALIN 和 XTALOUT 信号之间的 PCB 互电容与晶体并联电容组合需要小于 5.0 pF。

    当负载在 8 pF 至 10 pF 范围内时、应切断所选晶体的谐振、以便相对于每个 XTALin 和 XTALOUT 信号接地端的组合电容以及相应的 C1 和 C2 电容保持在 12.0 pF 至 24.0 pF 范围内、而每个晶体的串联组合电容为晶体产生适当的负载。 例如:假设他们选择的晶体需要 8pF 负载。 每个 XTALIN 和 XTALOUT 信号相对于接地需要 16 pF 的电容。 每个信号所需的 16 pF 电容完全处于数据表中定义的 12 pF 至 24 pF 限值范围内。 如果 C1 和 C2 电容器值需要为 13 pF、则其 PCB 会在每个 XTALIN 和 XTALOUT 信号上引入 3 个 pF。

    在对由晶体初始频率精度引入的频率误差、温度变化引起的频率变化以及晶体老化引起的频率变化进行梳理时、它们还需要确保所选晶体在最坏情况下的频率误差小于+/–50PPM。

    我们最近为其中一个 EVM 选择了 ABM11W-25.0000MHZ-8-D1X-T3。 他们可能需要考虑具有与该晶体类似特性的 24MHz 版本。

    此致、
    Paul