STM32芯片+8M+32.768Khz晶振的设计思路、参考方案

shhhdz

意法半导体 (STMicro Electronics) 集团于1987年6月成立，是由意大利的SGS 微电子公司和法国Thomson 半导体公司合并而成。自1999年起，ST 始终是世界十大半导体公司之一。

STM32系列产品是ST在2007年推出的基于ARM@Cortex-M内核的高性能、低成本、低功耗MCU。STM32F1系列是最早推出的一个产品系列，也是目前用的最多的一个产品系列。

本文主要讲解STM32系列MCU匹配晶振的推荐选型及注意事项等。

--STM32F103

一般来说MCU需要接入一个主频和一个时钟频率，STM32F1系列也不例外。其中主频4~16MHZ居多，一般搭配常用的8MHZ晶振；时钟频率即是最常见的32.768KHZ晶振。

如图所示：

一、8MHZ的主频晶振

可供选择的范围很广泛，但是随着电子产品小型化越来越成为主流，因此电路板上提供给各位研发设计人员的空间越来越小，因此对晶振的选择也是以小体积的贴片封装为主，本文推荐两颗极具性价比的8MHZ晶振，即上海唐辉电子代理的日本KDS大真空公司推出的DSX321G和DSX320G/DSX320GE系列产品。

1、     工业级、消费类产品用DSX321G 8MHZ ，如下图：

该型号产品封装为3.2mm*2.5mm，体积不到传统49S封装的1/5，精度可达到20PPM，工作温度达到-40—+85°C的工业级，完全能够满足客户的要求。

   

    2、汽车电子、工控类产品用DSX320G/DSX320GE，如下图：

    该型号产品封装统一为3.2*2.5mm，精度可做到100ppm和50ppm，除了温度能满足客户要求的-40-+125°C、-40-+150°C外，还符合AEC-Q200标准。

二、32.768KHZ时钟晶振

STM32系列大部分产品外围匹配的32.768KHZ晶振要求低负载、低ESR值等，因此对该颗晶振的要求相当高。一旦该颗晶振的指标出现偏差，极易出现晶振起振时间慢、时间偏大、不起振等现象。本文给您推荐几颗大批量应用在STM32芯片上的时钟晶振。

    1、低负载、低ESR值产品：

直插封装DT-26 32.768KHZ 20PPM 6PF

贴片封装DMX-26S 32.768KHZ 20PPM 6PF

贴片封装NX3215SA 32.768KHZ 20PPM 6PF 日本NDK

   

2、常规负载产品：

直插封装DT-26 32.768KHZ 20PPM 12.5PF

贴片封装DMX-26S 32.768KHZ 20PPM 12.5PF

贴片封装NX3215SA 32.768KHZ 20PPM 12.5PF 日本NDK

（未完，待续）

lwtlwt

您好，我们公司大量使用了STM32F103这款芯片，目前用的晶振是意法厂商推荐的晶振厂商：北京晶宇兴，负载电容也是6fp的，现在考虑更换供应商，请问如何联系？

另外，我们发现STM32F103这款芯片，无论是用6fp，还是12.5pf，不会振的就是不会振，会振的，无论你是用6pf还是12.5pf晶振，都是可以工作的，我们用了6年了这款芯片，基本可以确认这款芯片的RTC设计有严重的缺陷，即使是好的器件，RTC部分也很容易被ESD所损坏。

haisens

STM32F103 就是6pf的晶振，我MC-306从来没有出过任何问题，有问题肯定是晶体的负载电容不对，或是pcb设计不合理。后面因为对计时精度和后备电池有要求（4年不换电池），RTC改成rx8025T了。

shhhdz

lwtlwt 发表于 2016-6-20 14:49
您好，我们公司大量使用了STM32F103这款芯片，目前用的晶振是意法厂商推荐的晶振厂商：北京晶宇兴，负载电 ...

lwtlwt

haisens 发表于 2016-6-20 15:14
STM32F103 就是6pf的晶振，我MC-306从来没有出过任何问题，有问题肯定是晶体的负载电容不对，或是pcb设计不 ...

那是因为产量不大，我们1000台里就有一两台有问题，但要知道，我们的客户不良品是按ppm计的，也就是100万里有多少台的问题。我们的设计是通过了最严谨的德国TUV公司的认证，我们的工程师也是有着十多年的设计经验。STM32的RTC有问题是很多人都遇到的，对于有问题的芯片，无论你如何设计，都是不起振的。意法公司用这个6pf的要求，其实只是降低了这个风险，但不是从根源上解决，这个问题意法是不可能承认的，承认就等于要负责任。

lwtlwt

我们生产时就发现：有个别不起振的，无论用什么晶振，或者如何改外围电路、尝试各种方法都是无法稳定可靠起振的，即使把这个芯片拆下放在意法的评估板上，也是存在问题的。
我们从代理商了解的信息来看，只要用了103这个系列，只要产量足够大，就一定会一些出现问题，而且有可能是开始没有问题，哪天突然就停振了。

lwtlwt

我们分析问题的核心是在于这个MCU的RTC设计有缺陷，导致它非常挑剔晶振，这为不稳定埋下了伏笔。意法公司人员解决说用6pf是为了降低功耗，这其实是不成立的，PCF8563就可以用12.5pf，但它的功耗远低于STM32。

haisens

lwtlwt 发表于 2016-6-20 16:26
那是因为产量不大，我们1000台里就有一两台有问题，但要知道，我们的客户不良品是按ppm计的，也就是100万 ...

我公司的出货量也绝对不小，从09年就开始陆续吧单片机还成ST的，103，101，100，050，030系列都。32.768K晶体的问题，这个问题一直和103系列的I2C一样，一直都说有问题。

我承认103的RTC时钟，I2C等设计都有缺陷，有缺陷不代表是不能使用。


RTC电路最大的问题就是不起振，或停振。
问题在AN2867，这个文档里都说的很清楚。
1，32.768K晶体负载电容6pf，这个不是为了省电，而是芯片设计就是这样的，你可以查阅ST，mcu芯片的历史，他们家的MCU，RTC基本上都是6PF。
2，外部的负载电容是否小于6pf？
3，晶体两脚之间要并联10M-50M的电阻，这个也是历史设计原因，包括到现在很多其他ic也要加这个电阻，否则不起振。
4，要充分考虑PCB对电路的影响，如果是多层板，晶体引线是否过长，下方是否挖空处理？多层板1-2层只有不到0.18mm间距，要考虑到晶体引脚与底层地线产生的电容，而且这个电容不小。
5，RTC引脚ESD损坏，这个引脚确实容易被ESD损坏，包括用示波器测量都有可能损坏。
软件上处理，比如安全时钟等（这个是解决主晶体停振）。
为什么我们要换外部RTC，103的RTC虽说可以软件去校准，但是我们客户要求年误差不超过5分钟，备用电池4年寿命，所以能满足要求的都是内置32.768K晶体且带补偿的IC，目前使用RX8025T，最关键是客户不差钱。。。

haisens

RX8025T 通信就是I2C，软件上是用的硬件I2C，当然I2C库的底层改了很多，外面还挂的有其他I2C设备，一直都没有出过问题。

lwtlwt

haisens 发表于 2016-6-20 19:38
RX8025T 通信就是I2C，软件上是用的硬件I2C，当然I2C库的底层改了很多，外面还挂的有其他I2C设备，一直都没 ...

您所说的那个文档，我们早就研究得烂熟了，其实没有什么高深的内容，毕竟RTC本来就不复杂，但是，无论用什么办法，
都没有办法保证完全不出现问题，只要产量足够大，就一定有一个比例会出现问题，差不多1000台就有1~2台左右，这个
比例已经让人无法接受，特别是使用几个月后在客户那边出现问题，如果没有这个问题，产品基本是零返修。
我们以前用的是PCF8563，从来就没有坏过一次。

其实你说的误差倒容易解决，我们客户要求是10ppm，我们用STM32通过软件补偿可以做到，我们是在产线上用自动化设备测量出晶振的频率，通过软件自动写入到补偿参数，可以做到10ppm的误差。

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有源晶振呢

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