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[资料] MSP430单片机外围晶振设计选型及参考方案

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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2016-7-19 16:28:34 |显示全部楼层
    MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低MSP430单片机。它的功耗小、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。称之为混合信号处理器,是由于其针对实际应用需求,将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片机”解决方案。
    该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。本文主要讲解MSP430系列芯片外围晶振设计选型及注意事项等。

    1.png
    ---MSP430F149

       MSP430系列芯片一般外搭两颗晶振:一颗主频晶振,通常在4~16Mhz中选择;另外一颗时钟晶振,即32.768Khz晶振,早期选用直插封装的,现在大部分采用贴片封装的产品,其一便于贴装,其二追求产品的稳定性和品质的可靠性等。
    2.png
    ---应用电路

    - 3.png
    --MSP430开发板

    一、主频晶振的选择
    通常MSP430芯片的主频晶振一般选择4Mhz的整数倍,即4Mhz、8Mhz、16Mhz、32Mhz等。早期电路设计的时候一般选择成本较低的49S封装产品,现阶段越来越倾向于稳定性更好、体积更小、便于贴装的贴片3225封装产品,上海唐辉电子代理的日本KDS大真空公司推出的DSX321G和DSX320G\DSX320GE产品。

    1、工业级、消费类产品用DSX321G 8Mhz,如下图:
    4.png

    该型号产品封装为3.2mm*2.5mm,体积不到传统直插型49S封装的1/5,精度可达到20PPM,工作温度达到-40—+85°C的工业级,完全能够满足客户的要求。
    5.png


        2、汽车电子、工控类产品用DSX320G/DSX320GE,如下图:
    6.jpg


    7.jpg



    该型号产品封装同意为3.2*2.5mm,精度可做到100ppm和50ppm,除了温度能满足客户要求的-40-+125°C、-40-+150°C外,还符合AEC-Q200标准。

    二、32.768Khz时钟晶振的选择
       32.768Khz这一家族的型号很多,各种直插和贴片的,各种负载电容的、各种精度的。根据MSP430不同的系列做一下针对性的推荐:
    IC name        Quartz crystal        CL(pF)
    MSP430F169        32.768kHz        12.5
    MSP430F2131        32.768kHz        12.5
    MSP430F2131        32.768kHz        6
    MSP430F413        32.768kHz        12.5
    MSP430F413        32.768kHz        6
    MSP430FG4619        32.768kHz        12.5
    MSP430FG4619        32.768kHz        6
    MSP430F1232IPW        32.768kHz        12.5
    MSP430F1XX        32.768kHz        12.5
    MSP430F2XX        32.768kHz        12.5
    MSP430F4XX        32.768kHz        12.5
    MSP430F4XX        32.768kHz        12.5
    MSP430F5XX        32.768kHz        12.5
    MSP430FE427        32.768kHz        6
    MSP430P325        32.768kHz        6

    1、低负载、低ESR值产品:
    直插封装DT-26 32.768Khz 20PPM 6PF
    9.png

    贴片封装DMX-26S 32.768Khz 20PPM 6PF
    10.png

    贴片封装NX3215SA 32.768Khz 20PPM 6PF
    11.png


    2、常规负载产品:

    直插封装DT-26 32.768Khz 20PPM 12.5PF

    贴片封装DMX-26S 32.768Khz 20PPM 12.5PF


    贴片封装NX3215SA 32.768Khz 20PPM 12.5PF



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    下面的文章非常重要,很多研发工程师就困扰在这里。

    搭配MSP430单片机的32.768Khz晶振(以圆柱形晶振为例)
                               的原理、基本应用、使用注意事项

    音叉型水晶振动子标准品(32.768Khz圆柱体型晶振)使用上的注意事项

    1、耐冲击性
    施加了过大的冲击后,会引起特性的恶化或不发振。
    充分注意不要发生落下。另外,尽可能在无冲击的条件下使用。
    自动焊接或条件变更时,在使用前应充分确认一下。

    2、耐热性、耐湿性
    在高温或低温或高湿度条件下长时间的使用及保管,会引起振动子的恶化。尽可能在常温、常湿条件下使用、保管。

    3、焊锡耐热性
    标准型的振动子使用178℃熔点的焊锡。振动子内部的温度超过150℃,会引起制品特性的恶化或不发振。
    要在超过上面温度的条件进行组装时,是否改用耐热制品或SMD振动子。
    使用流动焊锡焊接时,请贵公司充分确认或与我公司联络。
    焊接条件,引线部,280℃以下5秒以内或260℃以下10秒以内。
    且,请不要在引线根部直接焊接。是造成特性恶化的原因。

    4、印刷电路板的组装方法
    音叉型振动子横向倒放时,请充分固定到电路板上。特别是振动的部位,如图所示在电路板与振动子间放入缓冲材料,或用弹力较好的接着剂(硅胶等)进行固定。另外,请避免在底座玻璃部涂布接着剂。
    振动子直立使用时,振动子与电路板间隔开DT-38型3mm以上,DT-26型2mm以上。

    5、引线加工
    要进行引线切断时,应对切断刀进行充分整备。
    引线加工时,或引线弯曲修正时,对引线根部施加过大的力,会引起底座玻璃裂等,或对压入部施加过大的力,注意会引起漏气不良。另外,引线根部应留0.5mm以上的直线引线部分。

    6、超音波洗净及超音波焊着
    由于是内部的水晶片谐振,造成不发振的原因,因此不能保证能否进行超音波焊着。
    关于超音波洗净,请贵公司确认。

    7、激振标准
    振动子在过大的激振标准上使用后,会引起特性恶化或不发振。
    对于此种振动子,我公司建议在1.0μW以下使用。尚,不能保证在2.0μW以上使用。

    (未完,待续)

    8.png
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