Radiokrystal MHz a hodinový krystal 32 768 kHz - Technická příručka
Krystalový oscilátor je ústředním prvkem každé aplikace LoRaWAN. Správná volba určuje dosah, spolehlivost a energetickou účinnost vašeho koncového zařízení.
Tento průvodce vám ukáže, co je důležité při výběru krystalu pro LoRaWAN - pro rádiový krystal 26 MHz nebo 32 MHz na transceiveru a hodinový krystal 32 768 kHz pro hodiny reálného času.
LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) využívá modulační technologii LoRa® společnosti Semtech k přenosu dat na velké vzdálenosti (až 15 km v otevřeném terénu) s extrémně nízkou spotřebou energie. Ve srovnání s jinými bezdrátovými technologiemi, jako jsou Bluetooth, Wi-Fi nebo Zigbee, klade LoRaWAN obzvláště vysoké nároky na komponenty generující frekvenci:
V závislosti na použitém integrovaném obvodu vysílače LoRa je jako referenční hodiny vyžadován oscilační krystal o frekvenci 32 MHz nebo 26 MHz. Současná generace integrovaných obvodů Semtech (SX126x, LLCC68, LR11xx) pracuje na frekvenci 32 MHz. Některé starší nebo alternativní čipové sady a některé konstrukce bran mohou používat 26 MHz.
Přijímač IC | Referenční frekvence | Max. ESR (Rs) | Typické použití |
SX1276/77/78/79 | 32 MHz | ≤ 60 Ω (doporučeno ≤ 40 Ω) | Koncová zařízení Legacy LoRaWAN |
SX1261/62 | 32 MHz | ≤ 40 Ω | Současná koncová zařízení LoRaWAN |
LLCC68 | 32 MHz | ≤ 40 Ω | Nízkonákladová vnitřní síť LoRaWAN |
LR1110 / LR1120 | 32 MHz | ≤ 40 Ω | Sledování zařízení pomocí GNSS |
SX1302/03 (brána) | 32 MHz | ≤ 40 Ω | Brány LoRaWAN |
SX1301/SX1308 (Legacy) | 26/32 MHz | ≤ 40 Ω | Legacy LoRaWAN brány |
Moduly jiné než Semtech | 26 nebo 32 MHz | Závislé na IC | Podívejte se do datového listu |
Je zde jasně specifikována referenční frekvence (26 MHz nebo 32 MHz) a požadovaná zatížitelnost. Nebo se zeptejte nás, protože jsme již realizovali mnoho aplikací s integrovanými obvody Semtech.
To je klíčové rozhodnutí při výběru krystalů LoRaWAN:
Doporučené krystaly pro:
TCXO doporučeno pro:
Důležité: Specifikace LoRaWAN organizace LoRa Alliance® nepředepisuje TCXO.
Volba závisí na konkrétní aplikaci.
Doporučeno: max. ±10 ppm pro koncová zařízení LoRaWAN.
Pro standardní koncová zařízení LoRaWAN v teplotním rozsahu od -20 °C do +70 °C je dostatečná teplotní stabilita ±10 ppm max. nebo pro -40 °C až +85 °C je dostatečná teplotní stabilita ±15 ppm max. Pro rozšířené teplotní rozsahy od -40°C do +105°C nebo dokonce od -40°C do 125°C je zapotřebí krystal s úzkou teplotní stabilitou nebo TCXO.
Doporučuje se stárnutí krystalu po 10 letech s ±10 ppm max.
ESR (sériový odpor) krystalu je důležitý zejména pro aplikace LoRaWAN:
Doporučení: Používejte oscilační krystaly s hodnotami ESR výrazně pod maximálními hodnotami. Naše exkluzivní LRT rezonanční krystaly (Low ESR Resonator Technology) zde nabízejí významnou výhodu díky odporově optimalizované konstrukci rezonátorů s obzvláště nízkými hodnotami ESR.
Musí být přizpůsobena doporučení IC. Běžné hodnoty pro vysílače LoRa: 6 pF, 8 pF, 9 pF, 10 pF nebo 12 pF - v závislosti na IC a referenčním návrhu. Nesoulad posouvá provozní frekvenci a může porušit celkovou frekvenční toleranci. Ve většině aplikací se naše krystaly LoRa používají se zatěžovací kapacitou 8 pF.
| Velikost pouzdra | Doporučení |
| 3,2 x 2,5 mm / 4 podložky | Standardní doporučení - nejlepší poměr ceny a výkonu, velmi nízké hodnoty ESR |
| 2,0 x 1,6 mm / 4 podložky | Pokud je místo na desce omezené - k dispozici také nízké hodnoty ESR a již na stejné cenové úrovni jako krystal 3,2 x 2,5 mm / 4pady |
| 1,6 x 1,2 mm / 4pady | Pro ty, pro které jsou oscilační krystaly 3225 a 2016 SMD příliš velké - k dispozici jsou také nízké hodnoty ESR. |
| 2,5 x 2,0 mm / 4páskový | Stále k dispozici, pro nový vývoj se již primárně nedoporučuje |
| Parametry | Specifikace |
| Frekvence | 32 000 MHz (nebo 26 000 MHz - podle datového listu IC) |
| Tolerance frekvence | ±10 ppm při +25 °C |
| Teplotní stabilita | ±10 ppm (-20/+70 °C) nebo ±15 ppm (-40/+85 °C) |
| Zátěžová kapacita | 8 pF nebo 10 pF (podle referenčního návrhu IC - k dispozici jsou i jiné hodnoty CL) |
| ESR (max.) | ≤ 40 Ω (doporučeno: výrazně nižší) |
| Pouzdro | 3,2 x 2,5 mm / 4pólové nebo 2,0 x 1,6 mm / 4pólové keramické nebo 1,6 x 1,2 mm / 4pólové pro velmi malé aplikace |
| Teplotní rozsah | -40 °C až +85 °C (nebo +125 °C pro automobilový průmysl) |
Rádi vám pomůžeme s výběrem vhodného keramického pouzdra pro vaši interpretaci a realizaci.
Většina koncových zařízení LoRaWAN vyžaduje kromě rádiového krystalu MHz také hodinový krystal 32 768 kHz pro hodiny reálného času (RTC) mikrokontroléru:
Novější transceivery Semtech LR1110 a LR1120 mají integrovaný nízkofrekvenční krystalový oscilátor 32 768 kHz (XOSC), který lze použít přímo pro RTC. Alternativně lze použít externí hodiny 32,768 kHz napájené hostitelským mikrokontrolérem přes DIO11 nebo lze použít krystal 32,768 kHz se zatěžovací kapacitou 9pF.
ESR je klíčovým parametrem také pro křemen o frekvenci 32,768 kHz - možná ještě kritičtějším než pro křemen o frekvenci MHz. Mnoho oscilačních stupňů mikrokontrolérů má omezený záporný vstupní odpor. Pokud je ESR příliš vysoký, krystal nebude spolehlivě kmitat.
| Pouzdro | Typ. ESR (max.) | Poznámka |
| 3,2 x 1,5 mm / 2 podložky | 50 kΩ | Nejlepší kompromis: nejnižší ESR, nejvýhodnější cena |
| 2,0 x 1,2 mm / 2 podložky | 70 kΩ | Pokud je požadováno menší pouzdro |
| 1,6 x 1,0 mm / 2-plošník | 90 kΩ | Nejmenší pouzdro, ale nejvyšší ESR - kritická hodnota |
Doporučení: Pro aplikace LoRaWAN je nejbezpečnější a nejvýhodnější volbou krystal s frekvencí 32,768 kHz v keramickém pouzdře 3,2 x 1,5 mm / 2-pad s ESR max. 50 kΩ. Jeho nízký odpor zajišťuje rychlejší a bezpečnější chování při přechodových jevech.
Pokud je na desce málo místa, je často lepší a výhodnější strategií přejít na menší pouzdro pro krystal MHz (např. 2,0 x 1,6 mm nebo dokonce 1,6 x 1,2 mm) a pro krystal 32,768 kHz zůstat u osvědčeného pouzdra 3,2 x 1,5 mm - zde je výhoda ESR největší a lépe se s ním pracuje. M3215RR nebude způsobovat žádné problémy s přechodovými jevy.
Pro funkci RTC je ve většině případů dostačující frekvenční tolerance ±20 ppm při teplotě +25 °C. Pro synchronizaci LoRaWAN třídy B může být výhodná užší tolerance ±10 ppm.
Typické hodnoty: 4 pF, 6 pF, 7 pF, 9 pF, 12,5 pF nebo 18 pF. Zátěžová kapacita musí přesně odpovídat doporučení výrobce MCU. V aplikacích LoRa WAN se obvykle používají krystaly s frekvencí 32,768 kHz se standardní kapacitou zátěže 7 pF a 9 pF. Častým zdrojem chyb v návrzích LoRaWAN je použití krystalu 32,768 kHz s nesprávnou kapacitou zátěže, což vede k systematickému posunu frekvence a driftu RTC.
| Parametry | Specifikace |
| Frekvence | 32,768 kHz |
| Tolerance frekvence | ±20 ppm při +25 °C (±10 ppm pro třídu B) |
| Kapacita zátěže | Podle datového listu MCU (např. 7 pF nebo 9 pF, k dispozici jsou i jiné hodnoty). |
| ESR (max.) | ≤ 50 kΩ (doporučeno) |
| Pouzdro | 3,2 x 1,5 mm / 2-plášťová keramika (doporučeno) |
| Teplotní rozsahy | -40 °C až +85 °C, -40 °C až +105 °C nebo -40 °C až +125 °C |
Výběr krystalu pro aplikace LoRaWAN vyžaduje pečlivé zvážení přesnosti frekvence, ESR, velikosti pouzdra a ceny. Pro rádiový krystal MHz je pro většinu koncových zařízení vhodnou volbou oscilační krystal s frekvencí 32 MHz (nebo 26 MHz, v závislosti na integrovaném obvodu), nízkým ESR (≤ 40 Ω) a tolerancí frekvence ±10 ppm. Samozřejmě můžeme dodat také 32 MHz TCXO lze dodat také. Nejvýhodnější je provedení v keramickém pouzdře o rozměrech 2,0 x 1,6 mm.
Pro RTC doporučujeme krystal s frekvencí 32,768 kHz v keramickém pouzdře 3,2 x 1,5 mm s maximálním ESR 50 kΩ - nejspolehlivější přechodové chování za nejnižší cenu.
Rozhodujícím faktorem úspěchu je spolupráce se specialistou na krystaly, který vás podpoří při výběru a v případě potřeby provede analýzu obvodu, aby zajistil optimální bezpečnostní rezervu pro přechodové děje pro vaši konkrétní aplikaci LoRaWAN.
Naši odborníci na frekvenci vám rádi poradí - kontaktujte nás pro doporučení na míru nebo použijte náš konfigurátor křemene pro rychlý výběr produktu.
Konfigurátor produktu Krystalový oscilátor MHz 3,2 x 2,5 mm / 4 podložky
Konfigurátor produktu MHz oscilační křemenný krystal 2,0 x 1,6 mm / 4 podložky
Konfigurátor produktu MHz oscilační křemenný krystal 1,6 x 1,2 mm / 4 podložky
Konfigurátor produktu 32kHz krystalový oscilátor 3,2 x 1,5 mm / 2 podložky
Konfigurátor produktu 32kHz krystalový oscilátor 2,0 x 1,2 mm / 2 podložky
Konfigurátor produktu 32kHz krystalový oscilátor 1,6 x 1,0 mm / 2 podložky
Zavolejte mi prosím zpět (po domluvě)
