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Contents
Page
2 of 45
AP242005 07.99
Crystal Oscillators of the
C500 / C166 Microcontroller Family
1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Oscillator-Inverter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Oscillator Inverter Type_A, Type_B and Type_C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Oscillator Inverter Type_R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Oscillator Inverter Type_RE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Oscillator Inverter Type_LP1 and Type_LP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Oscillator Inverter Type_RTC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Oscillator Inverter Type_RTC2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3
Fundamental Mode and 3rd Overtone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4
4.1
4.2
Oscillator Start-up Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Definition of the Oscillator Start-up Time tst_up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Definition of the Oscillator Off Time toff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5
5.1
5.2
5.3
Drive Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Measurement Method of Drive Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Drive Level Calculation for Fundamental Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Drive Level Calculation for 3rd Overtone Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.4.1
6.4.2
6.5
Start-up- and Oscillation Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Principle of the Negative Resistance Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Measurement Method of Start-up- and Oscillation Reliability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Safety Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Trouble Shooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Pull down Resistor R
X1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Feedback Resistor R
f
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Qualification of the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
Oscillator Circuitry Layout Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Avoidance of Capacitive Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Ground Connection of the Crystal Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Avoidance of Parallel Tracks of High Frequency Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Ground Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Correct Module Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Layout Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
8
Used Short Cuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
9
Recommendations of the Crystal Manufacturer Tele Quarz Group . . . . . . . . . . . . 26