【经验】实战经验告诉你有源晶振在避障传感器中的重要性

时间： 2019-07-10 来源：世强作者：John

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【摘要】在验证避障传感器模块可靠性的高温老化实验中发现，当温度升高到65℃以上UART的数据会变成乱码，使得接收端已无法解析收到的数据。笔者采用EPSON的SG-210STF系列48MHz的有源时钟外部的有源晶振给MCU提供时钟，再实验问题得到解决。笔者还用真实的数据验证有源晶振在避障传感器中的重要性。

近年扫地机器人、无人机等智能设备发展迅速，设备的功能越来越智能化，其中避障功能是这类产品智能化的一个主要体现。随之而来，避障传感器的应用也是越来越多。优秀的避障传感器的特点是精度高，稳定可靠。产品的硬件设计简单，但设计的过程中也会遇到意想不到的问题，下面就将我在工作中遇到的问题与各位分享一下。

避障传感器主要由MCU与雷达传感器组成，一般设计成模块类产品。这样的模块方便放置到不同的应用系统中，模块与产品的主控单元通过UART接口进行通讯，为了通讯的稳定性，因此将UART的波特率设置为9600。在设计之初由于需要控制体积和成本，所以采用了EFM8BB2这款MCU，其内部自带的振荡器作为时钟源，模块设计很顺利。在功能设计实现后为了验证模块的可靠性，开始做高温老化实验。在做高温老化实验时出现问题，当恒温箱的温度上升到65℃时，UART的数据开始出现乱码，当温度继续升高，UART的数据全变乱码，接收端已无法解析收到的数据。

是什么原因引起的呢？由于系统并没有死机也没有复位，初步判断应该是振荡器的频率在高温时改变了，所以UART的波特率随之改变而引起的。

为了解决这个问题，我们随后使用外部的有源晶振给MCU提供时钟。此有源晶振我们选择的是Epson的SG-210STF系列48MHz的有源时钟，经过再次的高温老化测试，恒温箱的温度上升到80℃时UART的通讯仍正常。因此问题得到圆满解决。

一颗小晶振解决大问题！实际的问题是我们判断原因引起的吗？下面我们用数据说话。

首先我们要了解，对于这样的数字系统，时钟的初始精度与温度系数是关键的参数。同时，对于UART通讯来说，波特率要严格控制在4%以内，这样才可以保证通讯的稳定可靠。

我们先查一下EFM8BB2 MCU内部晶振的参数，内部高频振荡器的初始频率为48.25MHz~49.75MHz，温度系数为45ppm/℃，MCU的UART的波特率的计算公式如下：

BAUDRATE=SYSCLK/(12*2*(256-TH1))

使用配置软件配置出来的SYSCLK=48MHz，TH1=0x30，这时理论计算的波特率为9600。当温度上升到65℃时，内部振荡器的频率可以按下面的公式计算：

49.75MHz+49.75MHz*65℃*45ppm/℃=49895518Hz

将此频率代入上面的波特率计算公式，可得出此时的实际波特率为9995，误差为4.12%，波特率的误差偏大一些。

下面我们再看一下Epson有源晶振SG-210STF的电气参数。这款晶振的主频为48MHz，初始误差为50ppm，在-40℃~85℃的温度内的误差不超过15ppm。我们按最坏的情况计算在65℃以上时晶振的输出频率为：48MHz+48MHz*50ppm+(48MHz+48MHz*50ppm)*15ppm=48003120Hz
将该频率代入前面的波特率的公式，可以得出波特率为9616，误差为0.2%。远低于4%误差率的要求，完全可以保证在高温下稳定的工作。

从上面可以总结出，使用Epson的有源晶振SG-210STF作为系统的时钟源可以保证整体产品的稳定性，提高系统的可靠性，同时也能大幅缩短研发周期。另建议，在设计对时序要求严格的产品时，千万勿因成本考虑而节省外部的晶振，很可能因小失大。小晶振，解决大问题！

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Epson（爱普生）无源晶体/时钟/陀螺仪传感器/有源晶振产品介绍

本资料对爱普生无源晶体、时钟、陀螺仪传感器、有源晶振等产品进行了介绍。

EPSON - 陀螺仪传感器,有源晶振,石英晶体,时钟,压控晶振,GYRO SENSOR,SAW振荡器,晶体,陀螺仪,32.768KHZ晶体,晶振,温补晶振,无源晶体,晶体振荡器,陀螺传感器,RTC时钟,32.768K无源晶体,角速度传感器,可编程晶振,Q13MC1461000600,TCXO,TG2016,RX8010,RX8130,XV4001,SG-310,RX8026T,X2A000271001200,Q24FA20H00XXXXX,GPM01,SG-3030,FC135,SG3225,FC12M,XV7001,FA-238,X1B000242000100,SG-8018,SG-210STF,X1G005221000800,X1A000061000200,Q22FA23XXXXXXXX,X2A000261000800,GGPM01,X1B000271A00500,X1A000141000300,FA-238A,SG7050,X1E000021048100,Q22FA12800XXXXX,XV-7001BB,TSX-3225,X1E000021016900,X1E000021021800,Q13FC1350000400,XV7011,FA-128,TG-5006,MC146,SG-210,VCXO,VX-7011BB,RX8900,X1B000311000100,X1B000301000200,X1E000021025500,RX8025T,X1A000141000600,RA8900,GGPM01A,X1E0003410XXXXX,Q13MC1462000200,X1B000281000700,Q13FC1350004900,手机,智能手表,GPS,蓝牙,可穿戴,车载导航,智能门锁,手持测量仪表,仪器仪表,遥控飞机,扫地机器人,电子称,智能家居,割草机器人,安防监控,小型可穿戴设备,全球定位系统,物流机器人,工业控制,数码相机防抖,游戏手柄,汽车T-BOX,燃气表,车载影音,车载DVR,电子万用表,智能高尔夫球杆,跑步鞋,水表,有线网络/基站,汽车电子,数码相机,空中鼠标

商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

EPSON 有源晶振选型表

EPSON提供有源晶振 (MHz Range)的以下参数选型，Frequency（MHz）：0.680000 MHz to 700.000000 MHz；Output Wave：CMOS，HCSL，LVDS和LV-PECL；Supply Voltage（V）：1.6 to 3.63 V~4.5 to 5.5 V；Freq. Tol.（ppm）：+/-15 ppm ~ +/-100 ppm.

产品型号	品类	Model	Frequency（MHz）	Output Wave	SupplyVoltage（V）	Ope Temperature（°C）	Freq. Tol.（ppm）	I [Max]（mA）	25°C Aging	Symmetry（%）
X1G004171006100	有源晶振	SG-210STF	12.288000MHz	CMOS	1.620 to 3.630V	-20 to 70°C	+/-25ppm	≤1.8mA	+/-3ppm	45 to 55 %

选型表 - EPSON 立即选型

有37.125MHz，1.8V供电的，20ppm有源晶振吗？

推荐EPSON X1G005181008900，资料链接https://www.sekorm.com/doc/3077129.html

2023-06-26 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

Epson（爱普生）晶体振荡器可编程SG-8002系列数据手册（中文）

Epson Toyocom的SG-8002系列晶体振荡器是一款可编程的晶体振荡器，具备多种型号和规格，适用于不同的应用需求。该系列产品支持1 MHz至125 MHz的频率范围，并提供3.0 V、3.3 V和5.0 V的电源电压选项。产品特性包括低功耗、高频率稳定度和多种封装类型。

EPSON - 晶体及时钟芯片,晶体振荡器,Q3309CA30024411,Q3203DBX1XXXX00,Q3309CAX0XXXX00,Q3309CA40004900,Q3321CE40004914,SG-8002CE,Q3323LBXXXXXX00,SG-8002CA,Q3307JC21027200,Q3308JFX1XXXX00,Q3306JA41002411,Q3309CA40003600,Q3307JCX1XXXX00,SG-8002JF,SG-8002JC,SG-8002JA,SG-8002LA,SG-8002LB,SG-8002,Q3323LB41020411,Q3306JAX1XXXX00,SG-8002DC,Q3204DCX1XXXX00,Q3309CA20046312,SG-8002DB,Q3321CEXXXXXX00,Q3306JA41002400,工业电子,消费电子,汽车电子,通信设备

2016年05月06日 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

Epson（爱普生）SG-3030CM（X1B0002110001XX）32.768kHz频率范围有源晶振数据手册

32.768kHz SG-3030CM（X1B0002110001XX）有源晶振数据手册

EPSON - 32.768有源晶振,SPXO,32.768K晶体振荡器,32.768KHZ晶体振荡器,晶体及时钟芯片,32.768KHZ有源晶振,32.768K有源晶振,32.768KHZ晶振,32.768晶体振荡器,32.768晶振,32.768K晶振,SG-3030CM,SG-3030CM 32.768000 KHZ,SG-3030CM 32.768KHZ,X1B000211000100,X1B000211000111,X1B0002110001XX,SG3030CM,SG-3030CM 32.768000 KHZ B,SG-3030CM 32.768K,X1B0002110001,SG-3030CM32.768000KHZB,工业电子,消费电子,汽车电子,通信设备

2016年10月19日 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

【应用】解决扫地机器人的工作精度和稳定性问题，可选用精度达到50ppm的晶体振荡器X1G004171005900

EPSON晶体振荡器X1G004171005900具有宽工作温度范围、高温度稳定度、小尺寸和高精度时钟信号输出等特点，使得它成为扫地机器人时钟芯片的可靠选择。这些特点对于提高扫地机器人的工作效率和稳定性非常重要，同时也为消费者带来更加便利的使用体验。

2023-06-10 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

KDS晶振：1.32.768Khz，DST1610A；2.32M有源晶振，DSB211SDN。请推荐两个型号替代产品

推荐EPSON的，FC1610AN 32.768Khz，VXCO TG2016SMN。EPSON选型手册请参考https://www.sekorm.com/doc/762208.html，1610非常规尺寸，手册没有列出，有需要请联系世强客户咨询。

2019-08-26 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

有源晶振选型，低功耗，高精度，供货稳定的爱普生EPSON有源晶振

EPSON有源晶振，通用类有源晶振推荐SG-210系列，SG-310系列，频率覆盖1MHz-170MHz，运用了EPSON独家QMEMS工艺。可编程晶振推荐SG-8018系列；温补晶振推荐有源晶振TG-5006和TG2016系列。

2018-06-15 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

现有光模块的项目需要一个差分的普通有源晶振，3.3V供电，156.25Mhz；2520 6pin封装，有推荐吗？

推荐EPSON的156.25MHz差分有源晶振X1G005881000211，频差±25PPM，精度高。待机状态下工作电流最大仅为30μA，2520 6pin小封装。

2023-05-26 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

Epson（爱普生）SG-3030CM 32.768 kHz频率范围有源晶振数据手册（中文）

32.768 kHz SG-3030CM 有源晶振数据手册

EPSON - 32.768有源晶振,32.768K晶体振荡器,32.768KHZ晶体振荡器,晶体及时钟芯片,32.768KHZ有源晶振,32.768K有源晶振,晶体振荡器,32.768KHZ晶振,32.768晶体振荡器,32.768晶振,32.768K晶振,晶体振荡器 32.768 KHZ,SG-3030CM,SG3030 CM,X1B000211XXXX00,X1B000211000100,X1B000211000111,SG-3030CM 32.768000KHZ,SG-3030CM 32.768 KHZ,SG-3030CM 32.768 K,X1B00021100,工业电子,消费电子,汽车电子,通信设备

2016年05月06日 - 数据手册代理服务技术支持采购服务