MSP430系列芯片晶振選型說明

本報告把MSP430系列芯片分為兩個部分，一個是高速晶振接口，另一個是低速晶振接口，在一般的情況下，高速晶振接口所能接的晶振，低速晶振接口也能接，但是低速晶振必須要通過適當軟件的配置來使低速晶振接口能接高速晶振。每個接口都有相應的電氣特性，在選擇晶振時就必須要根據(jù)所有芯片晶振接口的電氣特性來選擇相應合適的晶振。MSP430系列芯片的低速晶振接口，電氣特性分析，如下表所示：同時要注意MSP430系列芯片中的1系列的芯片的內(nèi)部電容是固定的，為12pF。

軟件設置模式 本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/321421.htm	電源電壓要求	所接晶振	晶振接口內(nèi)部電容	匹配電容
低頻模式0	1.8 V to 3.6 V	32768（Hz）	1（pF）	建議不外接電容
低頻模式1	1.8 V to 3.6 V	32768（Hz）	5（pF）	建議不外接電容
低頻模式2	1.8 V to 3.6 V	12000（Hz）1和4系列除外	8.5（pF）	建議不外接電容
低頻模式3	1.8 V to 3.6 V	外部時鐘如：有源晶振	11（pF）	建議不外接電容

表一 XT1晶振接口接低速晶振電氣特性分析

　　XT1晶振接口，如果接高速晶振，關鍵是要考慮到它內(nèi)部含有一定的匹配電容，因此在外加晶振時就必須要比XT2晶振接口電容要小一些，具體注意如下表所示：

軟件設置模式	電源電壓要求	晶振口電流	晶振接口外接電容	晶振頻率
高頻模式0	1.8 V to 3.6 V	最大1.5mA	15（pF）	0.4--1MHZ
高頻模式1	1.8 V to 3.6 V	最大1.5mA	15（pF）	1--4MHZ
高頻模式2	2.2 V to 3.6 V	最大1.5mA	15（pF）	2--12MHZ
高頻模式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電氣特性分析

　　XT2晶振接口是一個高速的晶振接口智能接高速的晶振，同時由于內(nèi)部不帶諧振電容，所以必須匹配好電容，根據(jù)MSP430系列芯片的數(shù)據(jù)手冊，可得以下XT2晶振接口接高速晶振電氣特性分析如下表所示：

軟件設置模式	電源電壓要求	晶振口電流	晶振接口外接電容	晶振頻率
高頻模式0	1.8 V to 3.6 V	最大1.5mA	15--30（pF）	0.4--1MHZ
高頻模式1	1.8 V to 3.6 V	最大1.5mA	15--22（pF）	1--4MHZ
高頻模式2	2.2 V to 3.6 V	最大1.5mA	15--22（pF）	2--12MHZ
高頻模式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電氣特性分析

　　MSP430系列芯片所有的晶振接口上的旁路電容大概都是2pF，旁路電容我們可以看成是晶振和單片機之間的負載電容，但是旁路電容隨著晶振和單片機的距離以及單片機的種類，在電氣焊接時的方法不同而不同，所以為了要更好的讓晶振起振，選擇合適的負載能力比較強的晶振。MSP430系列芯片因為是低功耗單片機，所以他的I/O流過的電流比較小，在這種情況下就必須要求晶振的諧振電阻必須要小，因為太大了I/O不能供應足夠的電流讓晶振正常的工作，所以必須選擇合適的諧振電阻的晶振。 MSP430系列芯片對晶振輸出的正弦波震蕩幅度也有要求，最低必須保證要有0.2VCC的輸出電壓，所以必須選擇合適的諧振輸出電壓值的晶振。影響晶振起振的原因有晶振（ESR）、晶振啟動后負載電容的大小、單片機電源電壓的范圍、PCB布線和電氣隔離、外部的環(huán)境因素和電路板的保護涂層處理，上面具體介紹的三個參數(shù)是選擇晶振時必須考慮的最主要的參數(shù)。在振蕩回路中，晶體既不能過激勵(容易振到高次諧波上)也不能欠激勵(不容易起振)。晶體的選擇至少必須考慮：諧振頻點，負載電容，激勵功率，溫度特性，長期穩(wěn)定性。

　　MSP430系列芯片XT1口接低速晶振時，不用接外部的諧振電容，在設計電路時主要是注意PCB布線（具體參考晶振不起振原因分析及相應解決辦法）以及低速晶振頻率范圍為（10，000--50，000）HZ，再就是軟件的配置問題，在軟件正確配置的條件下，通過測試低速晶振都能正常的工作（1系列的單片機可能要注意購買低速晶振的ESR要小于50K?）。MSP430系列芯片在選擇高速晶振時，必須考慮晶振的參數(shù)來匹配MSP430系列芯片，MSP430系列芯片對晶振參數(shù)要求如下表所示：

晶振參數(shù)	規(guī)格（MSP430系列芯片,5系列除外）
頻率范圍（MHz）	450KHz--1600KHz
負載電容（pF）	大于15pF
調整頻差（ppm）精度	客戶可以根據(jù)要求自行選擇相應精度的晶振
工作溫度（℃）	建議選擇-20--70℃
儲存溫度（℃）	建議選擇-50--128℃
諧振電阻（?）（ESR）	小于70?(大于8MHz的晶振這個值要小于40?)
靜態(tài)電容（pF）	小于7pF
激勵電平（mW）	小于1mW
晶振震蕩的電壓	大于0.2VCC
絕緣電阻	最小400M?

表四 高速晶振電氣特性表

如果是用外部的PWM波作為時鐘，MSP430系列芯片要求必須要保證PWM的占空比在40%--60%之間這樣才能讓單片機的時鐘系統(tǒng)正常的工作。