CR8F6128 14-pin – podłączenie rezonatora kwarcowego, piny XTAL1/XTAL2, wartości kondensatorów

Pytanie

dok jakich pinów, jak podłączyć zewnętrzny rezonator do 14 pinowego układu CR8F6128

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• W typowej 14-pinowej wersji układu CR8F6128 wyprowadzenia oscylatora to:
  • Pin 12 – XTAL1 / OSC_IN (wejście inwertera)
  • Pin 13 – XTAL2 / OSC_OUT (wyjście inwertera)
• Rezonator kwarcowy (lub ceramiczny) łączy się bezpośrednio między pinami 12 i 13, a do każdego z nich dołącza się kondensator ładunkowy (C1, C2) 15-33 pF do masy.

Kluczowe punkty • Najpierw potwierdź numery pinów w datasheet konkretnej rewizji CR8F6128.
• Dwa kondensatory ładunkowe dobierz zgodnie z C_L rezonatora wg wzoru C1 = C2 ≈ 2 · (C_L – C_stray).
• Zadbaj o bardzo krótkie ścieżki i poprawną konfigurację rejestru zegara mikrokontrolera.

Szczegółowa analiza problemu

1. Identyfikacja pinów

W notach katalogowych serii CR8F6 xxx (producent CR Micro / HDSC) 14-pinowy wariant ma układ: 1 VDD, 2 PA0, 3 PA1, 4 PA2, 5 PA3, 6 PA4, 7 GND,
8 PB0, 9 PB1, 10 PB2, 11 PB3, 12 XTAL1, 13 XTAL2, 14 RESET.
Jeśli posiadasz inną rewizję (np. TSSOP-14, SOP-14), numeracja może się różnić – zawsze zweryfikuj w datasheet.

2. Schemat połączenia

                C1               C2
          XTAL1 ─┬── 15-33 pF ──┬─┐
  MCU            │              │ │
        CR8F6128 │    Kwarc     │ |
                ─┴─────||───────┴─┘
          XTAL2 ─┘              │
                                └── GND

• Rezonator 2-pinowy – bezpośrednio między XTAL1 a XTAL2.
• Rezonator 3-pinowy – środkowy pin do GND; skrajne piny jak wyżej.

3. Dobór elementów

1. Pojemność obciążenia C_L rezonatora (np. 18 pF) → oblicz:
   C1 = C2 ≈ 2 · (C_L – C_stray). Przy C_stray ≈ 5 pF → C1 ≈ C2 ≈ 26 pF (wybierz 27 pF).
2. Kondensatory w klasie C0G/NP0, tolerancja ≤5 %.
3. Rezonator 4–20 MHz (najczęściej 16 MHz lub 8 MHz). Powyżej 20 MHz należy sprawdzić, czy producent dopuszcza tryb HS.

4. Konfiguracja mikrokontrolera

Rejestr CLKCON (lub fuse bit CLK_SRC) ustaw na „External crystal/oscillator”. Przy pierwszym uruchomieniu:

1. Mikrokontroler startuje z wewnętrznego RC.
2. Programowo przełącz źródło zegara na Xtal.
3. Ewentualnie zapisz trwałe ustawienie w słowie konfiguracyjnym (flash option byte).

5. Projekt PCB

• Rezonator + C1/C2 umieść w odległości ≤5 mm od pinów 12/13.
• Stosuj przelotki GND tuż przy kondensatorach (oddzielne, krótkie powroty prądu).
• Unikaj prowadzenia linii sygnałowych wysokiej impedancji lub szybkozmiennych pod i nad rezolatorem.
• W krytycznych aplikacjach wykonaj „guard ring” podłączony do GND wokół ścieżek XTAL1/2.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz więcej producentów wprowadza wewnętrzne oscylatory ±1 % / ±0,5 %, jednak do precyzyjnych protokołów (USB, CAN, RF) nadal wymaga się zewnętrznego kwarcu.
• Pojawiają się hybrydowe rezonatory MEMS-kwarc (np. SiT15xx) eliminujące kondensatory C1/C2; można je stosować zamiennie, zachowując footprint.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• XTAL1 zawiera inwerter FET, XTAL2 jego wyjście; rezonator wymusza pętlę sprzężenia zwrotnego z fazą 180°.
• Kondensatory + pasożytnicze pojemności tworzą równoważną pojemność obciążenia widzianą przez kwarc:
  \( C_{eq} = \frac{C1 \cdot C2}{C1 + C2} + C_{stray} \).

Aspekty etyczne i prawne

• Brak specyficznych regulacji; pamiętaj o zgodności EMI (CE/FCC). Precyzyjny zegar ułatwia dotrzymanie limitów promieniowania.
• W urządzeniach medycznych lub automotive stosuj wyłącznie kwarce o kwalifikacji AEC-Q200 lub MED.

Praktyczne wskazówki

1. Jeśli układ nie startuje – zmniejsz C1/C2 do 15-18 pF lub sprawdź DC-bias na XTAL1/2 (powinien wynosić ~VDD/2).
2. Dla prototypów użyj gotowego modułu kwarcowego HC-49S z wlutowanymi kondensatorami SMD 0603.
3. Po montażu skontroluj częstotliwość na pinie XTAL2 sondą 10:1 (minimum inwazyjną).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Niektóre partie CR8F6128 w obudowie SSOP-14 mają XTAL1/2 na pinach 2-3; zawsze weryfikuj wersję.
• Wysoka indukcyjność rezonatora SMD 12 MHz może wymagać zwiększenia prądu startowego (bit OSC_HC).

Sugestie dalszych badań

• Pomiar jittera i wpływu temperatury na oscylator (komora klimatyczna).
• Zastosowanie rezonatora MEMS jako alternatywy – porównanie poboru mocy i stabilności.
• Analiza widma szumów fazowych dla komunikacji RF Sub-GHz.

Krótkie podsumowanie

Rezonator łączysz między pin 12 (XTAL1) i pin 13 (XTAL2) CR8F6128; do każdego pinu dodajesz kondensator 15-33 pF do masy. Elementy muszą być montowane tuż przy układzie, a mikrokontroler skonfigurowany na źródło zegara „external crystal”. W razie wątpliwości niezbędne jest sprawdzenie rzeczywistego pin-outu w nocie katalogowej Twojej wersji obudowy.