Нужны ли кристаллу внешние конденсаторы?

[Accel]

TLDR: Если в спеках кристалла указана емкость нагрузки не б0льшая, чем паразитная ёмкость пинов МК и дорожек платы, нужны ли вообще кристаллу внешние конденсаторы?

Более подробно:

Есть МК (STM32G0), к нему есть кварц на 8МГц (NXP NX5032GA).

Пытаюсь понять, какие на кварц поставить номиналы конденсаторов.

Читаю даташит к кварцу, вижу: Load capacitance CL = 8pF

Смотрю даташит к МК, даташит говорит, что чтобы рассчитать конденсаторы кварца, нужно учесть паразитную ёмкость пина и платы, и их можно взять за 10pF, не имея возможности ее измерить.
(The crystal manufacturer typically specifies a load capacitance which is the series combination of C1 and C2. PCB and MCU pin capacitance must be included,
Cstray = 10pF can be used as a rough estimate of the combined pin and board capacitance when sizing C1 and C2.)

Потом берем формулу для расчета конденсаторов, и получаем:

CL = (C1*C2)/(C1+C2) + Cstray

Или, если C1 = C2 = C:

CL = C/2 + Cstray

Т.о. C = (CL - Cstray)/2

Подставляя значения, получаем:

C = (8 - 10)/2 = -1pF, т.е. даже отрицательное значение (ну это и сразу было понятно, раз паразитная ёмкость больше требуемой нагрузочной ёмкости кварца).

Итого что выходит, конденсаторы на кварц здесь вообще не надо ставить?

[vlasovzloy]

Ну предположим можно и не ставить, но пятаки на плате под 0805 или еще меньше надо спроектировать

[veso74]

NXP NX5032GA, Load Capacitance: 8pF -> Если внешние емкости + паразитные > 8pF, частота будет ниже, и наоборот: выше. Если равно, частота будет соответствовать документации (напр, Frequency Tolerance ±30ppm). Нужно ли так быть, решает конструктор.

[Accel]

veso74 писал(а):

NXP NX5032GA, Load Capacitance: 8pF -> Если внешние емкости + паразитные > 8pF, частота будет ниже, и наоборот: выше. Если равно, частота будет соответствовать документации (напр, Frequency Tolerance ±30ppm). Нужно ли так быть, решает конструктор.

А есть какое-то хотя бы приблизительное понимание, насколько частота может уходить вследствие несоответствия конденсаторов? Условно, если вместо 8пФ будет 16пФ, может ли это увести частоту, скажем, на полпроцента? Или речь о гораздо меньших величинах? (сотые и тысячные процента).

[veso74]

Это зависит от физических свойств компонента (напр. Q-фактор кварца). Лучше быть конкретно измеренным, чем рассчитанным.

Некоторые "времянные" системы (частотмер, DDS, PLL ...) чрезвычайно чувствительны к точности. Установим туда элементы настройки (донастр. конденсатор), но в других системах проще добавить цифровую компенсацию/калибровку на отклонение частоты зад. генератора (напр. при рассчете кварц не 8 MHz, а точно 8 001 141 Hz, но разрядность переменных при расчете в МК увеличивается (напр. uint32_t -> uint64_t), что не всегда возможно).

[linkov1959]

Такие конденсаторы результат соглашения между производителями кварцев и МК для получения более предсказуемых результатов.

[Alex_641]

Нужны .

[uldemir]

Мне кажется, что вы не правильно считаете. 8pF на кварце дадут два конденсотора по 16 pF. Они же соединены последовательно! И вот теперь можете отнимать паразитные ёмкости.

[КРАМ]

Accel писал(а):

насколько частота может уходить вследствие несоответствия конденсаторов?

Для каких применений это так важно?
Если вы пытаетесь сделать частотомер , то кварц на самом МК в качестве времязадающего сделает из измерительного прибора показометр.
Для приложений с требованиями не к номиналу частоты, а к ее стабильности, величина емкости не слишком критична в разумных пределах

[veso74]

КРАМ писал(а):

... в качестве времязадающего сделает из измерительного прибора показометр ...

Оно и само применение такого кварца, с такими параметрами, ето определило (при использовании для частотомера):
NX5032GA -> Frequency-Stability ±150ppm, Frequency-Tolerance ±50ppm.

[Accel]

КРАМ писал(а):

Accel писал(а):

насколько частота может уходить вследствие несоответствия конденсаторов?

Для каких применений это так важно?

Конкретно здесь важно лишь для CAN-контроллера, чтобы хватило встроенного компенсационного механизма CAN для синхронизации частоты между контроллерами шины. Но там точность нужна не больше 0.5%. Вот и думаю, критично или нет.

[Asmodey]

Accel писал(а):

А есть какое-то хотя бы приблизительное понимание, насколько частота может уходить вследствие несоответствия конденсаторов?

Для сферического резонатора в вакууме возможно, а в реальности сдвиг частоты кварцевого резонатор будет обуславливаться его добротностью. Попадаются такие, которые практически не двигаются увеличением емкости вплоть до исчезновения генерации.
Это с одной стороны. А с другой, то что кварцевый генератор завелся без конденсаторов с какими-то кварцами, совсем не означает что он будет стабильно работать без конденсаторов с рандомными резонаторами. В вашем случае достаточно поставить то, что рекомендует производитель МК. В любом случае сдвига частоты критичного для ваших целей не будет, а от неприятностей себя подстрахуете.

[КРАМ]

Accel писал(а):

Вот и думаю, критично или нет.

Абсолютно некритично. Там до "критичности" палкой не докинешь.

[Accel]

Всем спасибо за ответы!