Rangkaian Crystal Oscillator untuk uC/uP

Dalam mendesain rangkaian digital dengan mikroprosesor/controler pasti dibutuhkan sumber clock dengan frekuensi tertentu. Sumber clock ini bisa menggunakan chip clock/osilator external (misalnya C3391-12.288: Crystals CMOS Clock Osc 4Pad 12.288MHz +/-25ppm 0-70C) atau menggunakan crystal yang lebih murah (misalnya ABL-12.228MHZ-B2). Seringkali jika chip clock yang digunakan disebut sebagai mode bypass, karena osilator onchip tidak digunakan.

crystal oscillator circuit

crystal oscillator circuit

Di mikro sendiri, disediakan dua pin: XIN dan XOUT. Pin ini disambungkan dengan kaki-kaki crystal. Sedangkan untuk mode bypass, keluaran dari chip osilator disambungkan ke XIN, dengan XOUT unconnected. Dengan kebutuhan frekuensi clock di bawah 30MHz, lebih murah jika menggunakan crystal fundamental dengan tipe parallel resonance. Agar crystal ini dapat beroperasi di frekuensinya, maka rangkaian harus menyediakan kapasitansi parallel total yang telah dispesifikasikan oleh pembuat crystal (nilainya biasanya 6pF, 8pF, 12.5pF atau 18pF).

Dalam kasus ini, saya mencoba mendesain sumber clock 18,432MHz menggunakan crystal ABM7-18.432MHZ-D2Y-T (fundamental, parallel resonance) untuk memberikan sinyal clock ke prosesor Atmel AT91SAM9G20. Rangkaian dasarnya seperti dalam Gambar. FAQ tentang bagaimana memilih crystal untuk Atmel ini ada di sini. Parameter-parameter apa yang harus dipenuhi dalam memilih crystal dibahas di sana.

Seperti telah disebutkan, crystal telah ditentukan berosilasi pada frekuensi tertentu di kapasitansi load tertentu. Jika nilai kapasitansi ini meleset, secara fungsional tidak berpengaruh jika load ekivalen masih dalam spek kapasitansi load maksimum yang ditentukan. Namun, hal ini akan mengakibatkan frekuensi drift sekitar 10ppm per pF. Tambahan lagi, kapasitansi eksternal yang besar dapat mengatasi drift ini, namun bisa membawa masalah start-up (crystal tidak berosilasi). Nah, sekarang problemnya adalah berapa nilai optimum kapasitansi CLext ini? Nilai optimum ini setidaknya akan mengatasi masalah in-stability (terkait drift) dan start-up.

Kedua kapasitor CLext membentuk kapasitansi load total untuk kristal. Kapasitansi load optimum (CL) suatu kristal telah ditentukan oleh pembuat kristal, misalnya ABM7-18.432MHZ-D2Y-T mempunyai CL=18pF. Persamaan untuk menghitung nilai CLext adalah

CL = (C1 * C2)/(C1+C2) + Cs ; C1=C2=CLext

Dengan Cs adalah stray capacitansi dari PCB (tergantung PCB dan panjang jalur), biasanya ditentukan 5pF untuk memudahkan perhitungan (rule-of-thumb). Nilai CLext yang besar meningkatkan stability frekuensi namun mengurangi gain loop dan bisa menyebabkan problem start-up. Bagaimana hal ini berkaitan dapat ditelusuri di sini.

Misalnya dengan ABM7-18.432MHZ-D2Y-T yang mempunyai CL=18pF, maka CLext yang harus dipasang adalah:

18pF = (CLext/2) + 5 pF
CLext = (2 * 13)pF = 26pF

Nilai kapasitansi tersebut sebenarnya untuk patokan nilai maksimalnya. Untuk lebih telitinya (frekuensi dan bisa osilasi), adalah dengan mengukur frekuensi terhadap variasi nilai kapasitor seperti disebutkan dalam thread forum berikut, terutama untuk board prototipe awal. Hal ini dapat dimengerti karena kestabilan frekuensi juga ditentukan oleh layout (trace clock harus pendek) dan bahan PCB.

Mungkin Anda punya pengalaman dengan hal ini?

Iklan

One Comment to “Rangkaian Crystal Oscillator untuk uC/uP”

  1. Temukan ribuan aplikasi Anda dapat men-download untuk telepon Anda. Jelajahi Mobeep App Store untuk permainan dan aplikasi untuk bisnis, hiburan dan banyak lagi. Hampir tidak ada batasan untuk aplikasi yang dapat Anda temukan disini. Kunjungi http://affiliate.mobeep.com/id30011 hari ini.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: