[资料分享] MSP430系列芯片晶振选型说明

tiankai001 2012-11-19 16:04 楼主

本报告把MSP430系列芯片分为两个部分，一个是高速晶振接口，另一个是低速晶振接口，在一般的情况下，高速晶振接口所能接的晶振，低速晶振接口也能接，但是低速晶振必须要通过适当软件的配置来使低速晶振接口能接高速晶振。每个接口都有相应的电气特性，在选择晶振时就必须要根据所有芯片晶振接口的电气特性来选择相应合适的晶振。MSP430系列芯片的低速晶振接口，电气特性分析，如下表所示：同时要注意MSP430系列芯片中的1系列的芯片的内部电容是固定的，为12pF。
软件设置模式
电源电压要求
所接晶振
晶振接口内部电容
匹配电容

低频模式0
1.8 V to 3.6 V
32768（Hz）
1（pF）
建议不外接电容

低频模式1
1.8 V to 3.6 V
32768（Hz）
5（pF）
建议不外接电容

低频模式2
1.8 V to 3.6 V
12000（Hz）1和4系列除外
8.5（pF）
建议不外接电容

低频模式3
1.8 V to 3.6 V
外部时钟如：有源晶振
11（pF）
建议不外接电容

表一 XT1晶振接口接低速晶振电气特性分析

　　XT1晶振接口，如果接高速晶振，关键是要考虑到它内部含有一定的匹配电容，因此在外加晶振时就必须要比XT2晶振接口电容要小一些，具体注意如下表所示：
软件设置模式
电源电压要求
晶振口电流
晶振接口外接电容
晶振频率

高频模式0
1.8 V to 3.6 V
最大1.5mA
15（pF）
0.4--1MHZ

高频模式1
1.8 V to 3.6 V
最大1.5mA
15（pF）
1--4MHZ

高频模式2
2.2 V to 3.6 V
最大1.5mA
15（pF）
2--12MHZ

高频模式3
3V to 3.6 V
最大1.5mA
15（pF）
4--16MHZ

表二 XT1晶振接口接高速晶振电气特性分析

　　XT2晶振接口是一个高速的晶振接口智能接高速的晶振，同时由于内部不带谐振电容，所以必须匹配好电容，根据MSP430系列芯片的数据手册，可得以下XT2晶振接口接高速晶振电气特性分析如下表所示：
软件设置模式
电源电压要求
晶振口电流
晶振接口外接电容
晶振频率

高频模式0
1.8 V to 3.6 V
最大1.5mA
15--30（pF）
0.4--1MHZ

高频模式1
1.8 V to 3.6 V
最大1.5mA
15--22（pF）
1--4MHZ

高频模式2
2.2 V to 3.6 V
最大1.5mA
15--22（pF）
2--12MHZ

高频模式3
3V to 3.6 V
最大1.5mA
15--22（pF）
2--16MHZ

表三 XT2晶振接口接高速晶振电气特性分析

　　MSP430系列芯片所有的晶振接口上的旁路电容大概都是2pF，旁路电容我们可以看成是晶振和单片机之间的负载电容，但是旁路电容随着晶振和单片机的距离以及单片机的种类，在电气焊接时的方法不同而不同，所以为了要更好的让晶振起振，选择合适的负载能力比较强的晶振。MSP430系列芯片因为是低功耗单片机，所以他的I/O流过的电流比较小，在这种情况下就必须要求晶振的谐振电阻必须要小，因为太大了I/O不能供应足够的电流让晶振正常的工作，所以必须选择合适的谐振电阻的晶振。 MSP430系列芯片对晶振输出的正弦波震荡幅度也有要求，最低必须保证要有0.2VCC的输出电压，所以必须选择合适的谐振输出电压值的晶振。影响晶振起振的原因有晶振（ESR）、晶振启动后负载电容的大小、单片机电源电压的范围、PCB布线和电气隔离、外部的环境因素和电路板的保护涂层处理，上面具体介绍的三个参数是选择晶振时必须考虑的最主要的参数。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。
　　MSP430系列芯片XT1口接低速晶振时，不用接外部的谐振电容，在设计电路时主要是注意PCB布线（具体参考晶振不起振原因分析及相应解决办法）以及低速晶振频率范围为（10，000--50，000）HZ，再就是软件的配置问题，在软件正确配置的条件下，通过测试低速晶振都能正常的工作（1系列的单片机可能要注意购买低速晶振的ESR要小于50K?）。MSP430系列芯片在选择高速晶振时，必须考虑晶振的参数来匹配MSP430系列芯片，MSP430系列芯片对晶振参数要求如下表所示：
晶振参数
规格（MSP430系列芯片,5系列除外）

频率范围（MHz）
450KHz--1600KHz

负载电容（pF）
大于15pF

调整频差（ppm）精度
客户可以根据要求自行选择相应精度的晶振

工作温度（℃）
建议选择-20--70℃

储存温度（℃）
建议选择-50--128℃

谐振电阻（?）（ESR）
小于70?(大于8MHz的晶振这个值要小于40?)

静态电容（pF）
小于7pF

激励电平（mW）
小于1mW

晶振震荡的电压
大于0.2VCC

绝缘电阻
最小400M?

表四高速晶振电气特性表

　　如果是用外部的PWM波作为时钟，MSP430系列芯片要求必须要保证PWM的占空比在40%--60%之间这样才能让单片机的时钟系统正常的工作。