Як вибрати навантажувальні конденсатори кристала для DP83T510E 10BASE-T1L Single-Pair Ethernet PHY

Якщо ви хочете використовувати інтегрований кварцовий генератор DP83T510E, спочатку розгляньте параметри, зазначені в технічній документації:

25 MHz номінальна частота
±50ppm загальний допуск частоти (Примітка: це включає старіння тощо)
15..20pF рекомендована навантажувальна ємність, максимум 30pF
Максимальний ESR 150Ω, типовий 50Ω

Ні, ви не можете використовувати навантажувальні конденсатори 15pF для кристала 15pF, вказане число — це специфікована навантажувальна ємність, і вам потрібно розрахувати правильні значення, див. нижче!

Це не дуже специфічні критерії вибору, тож ми можемо по суті обрати кристал на основі ціни. У цьому прикладі ми оберемо YXC X322525MOB4SI, оскільки він доступний як базовий компонент JLCPCB, тобто без плати за налаштування 3$, а LCSC/JLCPCB продають його лише за 0.0421€/шт @100шт. Крім того, він доступний у досить компактному корпусі 3.2x2.5mm (достатньо малому, щоб не витрачати місце, і достатньо великому, щоб його було легко запаяти вручну, якщо ви захочете зробити це самостійно).

X322525MOB4SI має такі параметри:

12pF специфікована навантажувальна ємність
50Ω максимальний ESR
Специфікований допуск (див. сторінку JLCPCB) ±20ppm ±10ppm, що, на мою думку, є початковим допуском і температурним допуском, тож вам потрібно додати їх, щоб отримати загальний допуск ±30ppm, таким чином ми добре вкладаємося у специфікований допуск ±50ppm DP83T510E і маємо певний запас на старіння.

Знову: навантажувальна ємність 12pF не означає, що слід використовувати конденсатори 12pF, вам потрібно розрахувати правильне значення, див. нижче!

Зверніть увагу, що ємності виводів DP83T510E специфіковані у розділі 5.5 Electrical Characteristics технічної документації:

XI має ємність виводу 1pF
XO має ємність виводу 1pF

На основі цього ми можемо використати метод на базі Python з нашого попереднього допису Computing crystal load capacitance using Python & UliEngineering для розрахунку навантажувальних конденсаторів для цієї конфігурації.

compute_crystal_load_caps.py

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

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

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

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

Це виводить 19.0 pF, тож ми можемо використати конденсатори 18pF як навантажувальні конденсатори, що є найближчим стандартним значенням.

Тепер ми можемо обрати конденсатор 18pF. Інші параметри, окрім ємності 18pF, не мають особливого значення, тож ми могли б обрати будь-який із цих двох від LCSC/JLCPCB, які також доступні як базові компоненти:

Розмір корпусу 0402: 0402CG180J500NT
Розмір корпусу 0603: CL10C180JB8NNNC

0402 менший, але його важче розмістити та запаяти вручну. Однак через трохи менший розмір він займає менше місця на платі та забезпечує трохи меншу паразитну ємність і трохи меншу ймовірність підхоплення шуму ззовні чи з іншого місця в схемі. Зверніть увагу, що цей ефект настільки малий, що на практиці він майже не має значення.

Так це виглядатиме у вашій принциповій схемі. Оскільки ESR вже досить добре збігається, нам не потрібно додавати послідовний опір: