Fiche de référence
Crystal load capacitors
Dimensionnez C1 et C2 d'après la CL du quartz, et pourquoi c'est important
Guide de la capacité de charge des quartz
Un quartz n'oscille sur sa fréquence imprimée que si la capacité totale vue par ses deux broches - la capacité de charge de l'oscillateur, CL - correspond à la valeur pour laquelle le fabricant l'a ajusté. Cette CL n'est pas un seul composant : c'est la combinaison des deux condensateurs discrets reliés de chaque broche du quartz à la masse et de la capacité parasite déjà présente due aux pistes, aux pastilles et aux broches du circuit intégré. Si la combinaison est fausse, le quartz continue d'osciller, mais pas tout à fait à la bonne fréquence.
Pour le circuit Pierce standard à deux condensateurs qu'on trouve sur presque tous les quartz de MCU, la relation est CL = (C1 x C2)/(C1 + C2) + Cstray. Comme C1 et C2 sont presque toujours choisis égaux en pratique, cela se réduit à C = 2 x (CL - Cstray), où C est la valeur de chaque condensateur. Cstray - la capacité des pistes, pastilles et broches vue par les deux broches du quartz en plus des condensateurs discrets - vaut typiquement environ 3-5pF sur une carte compacte, mais elle dépend du routage et du circuit intégré, donc prenez-la comme une estimation de départ et vérifiez-la dans la fiche technique de la puce hôte quand elle existe.
Utiliser une capacité de charge effective différente de celle pour laquelle le quartz a été ajusté décale la fréquence dans un sens prévisible : trop de capacité de charge fait baisser la fréquence, trop peu la fait monter. L'ampleur du décalage est généralement de quelques à quelques dizaines de ppm par picofarad d'écart pour un quartz typique - assez faible pour que la simple logique numérique l'ignore, mais assez grand pour compter sur la dérive d'une RTC ou sur une horloge alimentant l'USB ou une radio, où le budget de tolérance est serré.
| CL nominale du quartz | Condensateur externe par branche (C1 = C2), Cstray ≈ 3-5pF | Valeur normalisée la plus proche | Type de quartz typique |
|---|---|---|---|
| 6pF | 2-6pF | ≈3-5pF, ou parfois omis | Quartz horlogers/RTC 32.768kHz ultra basse consommation - une valeur CL rare et faible choisie pour réduire la puissance d'excitation de l'oscillateur |
| 7pF | 4-8pF | ≈6.8pF | Quartz RTC 32.768kHz basse consommation, courants dans les montages sur batterie |
| 9pF | 8-12pF | 10pF | Quartz RTC 32.768kHz - l'alternative à faible CL d'un fabricant au 12.5pF |
| 12.5pF | 15-19pF | 18pF (certains montages en mettent moins si la capacité des broches du MCU est élevée) | La valeur standard de fait des quartz horlogers/RTC 32.768kHz |
| 15pF | 20-24pF | 22pF | Certains quartz 32.768kHz et quelques composants MHz de plus basse fréquence |
| 18pF | 26-30pF | 27pF (30pF également courant) | Quartz MHz traversants classiques HC-49/HC-49U (8, 12, 16MHz, etc.) - un choix par défaut de longue date |
| 20pF | 30-34pF | 33pF | Valeur par défaut très répandue pour les quartz MHz CMS dans les conceptions MCU modernes |
| 22pF | 34-38pF | 33pF ou 39pF, deux valeurs normalisées | Autre valeur MHz courante, largement interchangeable avec les modèles 20pF |
| 30pF | 50-54pF | 47pF ou 56pF selon le fabricant | Moins courant ; certains quartz anciens ou à résonance parallèle de plus haute fréquence |
Si vous ne pouvez pas lire le marquage du quartz, ne devinez pas une CL « standard » - le même boîtier et la même empreinte existent en plusieurs variantes de CL, donc mesurez plutôt les deux condensateurs de la carte (ou lisez leur code imprimé). Et quelle que soit la valeur retenue, gardez C1 et C2 égaux : une paire déséquilibrée perturbe davantage le rapport cyclique de l'oscillateur qu'une erreur modeste de CL ne décale la fréquence.
