【应用】32.768kHz无源晶振Q13FC1350000200应用于空气滤芯检测系统，极低频率容差仅20ppm

时间： 2020-02-27 来源：世强

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空气滤芯又叫空气滤筒。主要用于工程车、汽车及各种精密操作室中的空气过滤。当空气滤芯破损，或当空气滤芯使用一段时间后，过滤效果会有一定的影响，导致部分尘埃被吸入气缸中，我们的空气滤芯检测系统旨在检测滤芯内的PM2.5数值，当数值超过指标时说明空气滤芯破损或老化，此时检测系统会将检测到的数据及报警信息上报给手机app，提醒用户及时排查和更换空气滤芯。

笔者设计的这款空气滤芯检测设备采用EPSON 32.768kHz无源晶振 Q13FC1350000200做为主芯片NRF51822实时时钟的晶振，保证计时准确，从而确保系统稳定运行，实现空气滤芯内的PM2.5数值检测并上报给手机端。

NRF51822推荐的晶体规格如下：

选择EPSON 32.768kHz晶振 Q13FC1350000200的依据：

Q13FC1350000200规格中CL=7pF，小于NRF51822要求的12.5pF ；ESR典型值为55 kΩ，ESR最大值为70 kΩ，在规格书推荐的范围之内；频率容差极低，为20ppm<250ppm；C0=1PF，DL=0.1μW同样在规格书推荐的范围之内。综上，EPSON的这一款32.768kHz晶振 Q13FC1350000200参数规格完全满足产品设计要求。另外，其温度范围达到-55℃到+125℃，采用3.2*1.5mm小尺寸封装，可以满足产品小尺寸设计需求。

图1 设计框图

NRF主控部分原理图：

图2 主控部分原理图

负载电容CL物料选择

负载电容CL是指连接到晶振上的负载电容。CL值取决于外部电容器CL1和CL2，印刷电路板上的杂散电容(Cs)。CL值由晶振制造商给出。保证振荡频率精度，主要取决于振荡电路的负载电容与给定的电容值是否相同，保证振荡频率稳定度主要取决于负载电容保持不变。外部电容器CL1和CL2可用来调整CL，使之达到晶振制造商的标定值。CL的计算方式如下：

CL1和CL2计算：

Q13FC1350000200 CL ＝7pF，印刷电路板上的杂散电容(Cs)，布线需要注意寄生电容的计算，一般需控制在2pf左右，按照2pf计算：CL1 = CL2 = 10pF。其中CL1、CL2对应电路图中的C31，C32。

图3 PCB实物图

总结：在选用EPSON 32.768KHz或其它频率的晶振过程中，可以先将项目需求和EPSON技术支持人员沟通，技术人员会根据客户需求推荐最合适的型号，同时也可以提供PCBA给EPSON测试，选择最优的晶振及外部负载电容。

EPSON的这款32.768KHz晶振 Q13FC1350000200，广泛用于手机、PAD、智能家居、医疗电子及智能穿戴设备，在大量的项目中验证出货，性能稳定，是我们设计选型时不错的选择。

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