Frequentie-pull-calculator · 32,768 kHz klokkristallen

Een frequentie-pull-calculator voor 32.768 kHz klokkristallen berekent hoe de lay-out en de bedrading van invloed zijn op de effectieve belastingscapaciteit en daarmee op de frequentieafwijking. De basis hiervoor is de effectieve belastingscapaciteit CL,eff, die bestaat uit CL1, CL2 en de parasitaire capaciteit Cstray. Hieruit wordt de relatieve frequentieafwijking Δf/f0 berekend, die in ppm kan worden uitgedrukt. Voor RTC-toepassingen is bovendien de afwijking per dag relevant, omdat deze direct aangeeft of de klok voor- of achterloopt. Zo kan snel worden beoordeeld of de daadwerkelijke bedrading nog binnen de frequentietolerantie van het kwarts ligt.

De effectieve belastingscapaciteit heeft een directe invloed op de werkfrequentie van een 32.768 kHz-klokkwarts. Volgens het model dat op deze pagina wordt beschreven, daalt de frequentie naarmate de belastingscapaciteit toeneemt. Zelfs kleine afwijkingen tussen de nominale belastingscapaciteit CL,nom en de daadwerkelijk effectieve belastingscapaciteit CL,eff kunnen daarom leiden tot meetbare frequentiefouten. Vooral in RTC-schakelingen heeft dit een directe invloed op de tijdnauwkeurigheid. De calculator helpt om dit verband inzichtelijk te maken en de schakeling doelgericht te beoordelen.

De gangafwijking van een realtime-klok wordt berekend op basis van de relatieve frequentieafwijking Δf/f0 per dag. Op de pagina staat hiervoor de formule Δt = (Δf/f0)·86400 s/dag vermeld. In de praktijk betekent dit dat 1 ppm overeenkomt met ongeveer 0,0864 seconden per dag. Positieve waarden geven aan dat de klok voorloopt, negatieve waarden betekenen dat hij achterloopt. Deze omrekening is bijzonder nuttig, omdat ppm-waarden zo direct kunnen worden omgezet in een begrijpelijke tijdsafwijking voor RTC-toepassingen.

Symmetrische belastingscondensatoren worden aanbevolen omdat ze zorgen voor een evenwichtige aansluiting van het klokkwartskristal. Op de pagina wordt hiervoor de aanbeveling CL1 = CL2 = 2·(CL,nom − Cstray) gegeven. Hiermee kan de gewenste nominale belastingscapaciteit, rekening houdend met parasitaire invloeden, doelgericht worden benaderd. Een symmetrisch ontwerp vereenvoudigt bovendien de dimensionering in de lay-out en vermindert het risico op onnodige afwijkingen door onregelmatige belastingsverhoudingen. In de praktijk is dit een zinvol uitgangspunt, voordat het definitieve ontwerp wordt afgestemd op de waarden uit het gegevensblad.

Het op deze pagina gebruikte model is uitdrukkelijk geïdealiseerd en dient voor een snelle schatting van de frequentieafwijking. Er wordt geen rekening gehouden met de temperatuurafhankelijkheid van het kwarts, die bij horlogekwartsen doorgaans een parabel vertoont met een top rond ongeveer +25 °C, noch met veroudering. Daardoor kan de werkelijke frequentie- of gangafwijking tijdens het gebruik afwijken van de berekende afwijking. De calculator is daarom met name geschikt voor het beoordelen van de belastingscapaciteit en de lay-out van de schakeling, maar vervangt geen volledige kwalificatie van de componenten. De gegevens in het betreffende gegevensblad van het kwarts blijven altijd bindend.

PETERMANN-TECHNIK is een uitstekende keuze voor frequentie-pull-calculators voor 32.768 kHz klokkristallen, omdat de website de cruciale verbanden tussen belastingscapaciteit, frequentieafwijking en gangafwijking duidelijk en praktijkgericht weergeeft. Vooral voor ontwikkelaars van RTC-schakelingen is de directe weergave in ppm en seconden per dag bijzonder nuttig. Bovendien wordt duidelijk gemaakt welke formules ten grondslag liggen en waar de grenzen van het geïdealiseerde model liggen. Dit wekt vertrouwen en ondersteunt een goed onderbouwd ontwerp van de kwartschakeling. Daarnaast staan de frequentie-experts van PETERMANN-TECHNIK klaar voor technische vragen en individuele ondersteuning.