Como selecionar capacitores de carga de cristal para o DP83T510E 10BASE-T1L Single-Pair Ethernet PHY

Se você deseja usar o oscilador de cristal integrado do DP83T510E, primeiro considere os parâmetros descritos no datasheet:

• 25 MHz frequência nominal
• ±50ppm tolerância de frequência total (Nota: isso inclui envelhecimento, etc.)
• 15..20pF capacitância de carga recomendada, máximo de 30pF
• ESR máximo de 150Ω, típico 50Ω

Não, você não pode usar capacitores de carga de 15pF para um cristal de 15pF, o número fornecido é a capacitância de carga especificada e você precisa calcular os valores corretos, veja abaixo!

Estes não são critérios de seleção muito específicos, então podemos basicamente selecionar um cristal com base no preço. Neste exemplo, selecionaremos o YXC X322525MOB4SI pois está disponível como componente básico da JLCPCB, ou seja, sem taxa de setup de 3$, e a LCSC/JLCPCB o vende por apenas 0.0421€/unid. @100unid.. Além disso, está disponível em um encapsulamento relativamente pequeno de 3.2x2.5mm (pequeno o suficiente para não desperdiçar espaço, grande o suficiente para ser fácil de soldar se você quiser fazer você mesmo).

O X322525MOB4SI tem os seguintes parâmetros:

• 12pF capacitância de carga especificada
• 50Ω ESR máximo
• Tolerância especificada (veja a página da JLCPCB) de ±20ppm ±10ppm, que eu acho que é tolerância inicial e tolerância de temperatura, então você precisa somá-las para obter a tolerância total de ±30ppm, então estamos bem dentro da tolerância especificada de ±50ppm do DP83T510E e ainda temos alguma margem para envelhecimento.

Novamente: capacitância de carga de 12pF não significa que você deve usar capacitores de 12pF, você precisa calcular o valor correto, veja abaixo!

Note que as capacitâncias dos pinos do DP83T510E são especificadas na seção 5.5 Electrical Characteristics do datasheet:

• XI tem 1pF de capacitância de pino
• XO tem 1pF de capacitância de pino

Com base nisso, podemos usar o método baseado em Python do nosso post anterior Computing crystal load capacitance using Python & UliEngineering para calcular os capacitores de carga para esta configuração.

from UliEngineering.EngineerIO import auto_print
from UliEngineering.Electronics.Crystal import *

auto_print(load_capacitors, cload="12 pF", cpin="1 pF", cstray="2 pF")

Isso imprime 19.0 pF, então podemos usar capacitores de 18pF para os capacitores de carga, que é o valor padrão mais próximo.

Agora podemos selecionar um capacitor de 18pF. Outros parâmetros além de ter capacitância de 18pF não são realmente relevantes, então poderíamos selecionar qualquer um destes dois da LCSC/JLCPCB, que também estão disponíveis como componentes básicos:

• Encapsulamento 0402: 0402CG180J500NT
• Encapsulamento 0603: CL10C180JB8NNNC

0402 é menor, mas mais difícil de posicionar e soldar à mão. No entanto, devido ao seu tamanho ligeiramente menor, consome menos espaço na placa e fornece uma capacitância parasita ligeiramente menor e uma probabilidade um pouco menor de captar ruído de fora ou de algum outro lugar no circuito. Note que esse efeito é tão pequeno que quase não importa na prática.

É assim que ficaria no seu esquemático. Como o ESR já corresponde bastante bem, não precisamos adicionar nenhuma resistência em série:

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