了解LPC55（S）xx中的Cap Bank

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了解LPC55（S）xx中的Cap Bank

1.所有LPC55（S）xx产品都有两个晶体振荡器：一个16 MHz晶体振荡器和32 KHz晶体振荡器。
每个晶体振荡器都有一个嵌入式电容器组，该电容器组始终启用，其电容可以在一定范围内调整（相当于IEC容性负载：6-10 pF）。电容器组可用作集成负载晶体振荡器电容器，有助于节省外部负载电容器晶体的成本，因此系统的BOM成本。本应用笔记简要介绍了该电容器组或电容器Bank，并介绍如何将此功能应用于实际设计。


2嵌入式资本Bank的优势
嵌入式上限Bank的优势如下：
•节省PCB上的元件面积。
•节省物料清单（BOM）。
•保持6-10 pF（等效于IEC）的电容负载（CL）。
•依靠简单的API根据晶体电容负载（CL）和测得的PCB来配置电容器组
XIN和XOUT引脚上的寄生电容。


3了解Cap Bank
3.1 Cap Bank框图
下图显示了等效的内部Cap Bank模块和标准的晶体连接图。

•Cb1，Cb2：单个MCU中的总等效电容器，包括电容器组，封装和焊盘寄生电容器结束模式（即在单晶引脚上）
•Cp1，Cp2：单端模式下PCB板上的等效PCB寄生电容
•Cx1，Cx2：用户外部晶体负载电容器，用于单端模式（即，每个晶体引脚上）
外部晶振看到的单端总电容负载：
CLtot_se1 = Cb1 + Cp1 + Cx1; （tot是总数的缩写）
CLtot_se2 = Cb2 + Cp2 + Cx2;
外部晶振（或CL）看到的IEC总等效电容负载是两个单端总电容负载的序列：
CLtot_IEC = CL =（CLtot_se1 * CLtot_se2）/（CLtot_se1 + CLtot_se2）。
3.2 LPC55（S）xx中的上限银行规范
•Cb1和Cb2相等。
•Cb1或Cb2为12pF-20pF，因此内部电容库的IEC等效晶体负载电容值范围为6pF-10pF。
•Cb1或Cb2的复位值（默认值）为12pF，因此复位的IEC等效晶体负载电容为6pF。
•在设备工作温度范围内，所有这些值都在工厂得到保证。
4用例
晶振负载电容（CL）值可以在晶振数据手册中轻松找到。例如6pF，8pF，10pF，12pF等上。晶体所需的上述CLtot_IEC总IEC等效电容负载等于CL。
首先，需要将CLtot_IEC（或CL）转换为单端总电容值，如下所示：
CLtot_se1 = CLtot_se2 = 2 * CLtot_IEC = 2 * CL
其次，需要测量与PCB板上的晶体相关的PCB的寄生电容（Cp1和Cp2）。


然后计算以下结果：
Cb1 + Cx1 = CLtot_se1 – Cp1 = CL – Cp1
Cb2 + Cx2 = CLtot_se2 – Cp2 = CL – Cp2
以下各节显示了针对不同用例的Cb1 / 2和Cx1 / 2的不同配置。
4.1用例1：CL（或CLtot_IEC）= 8pF，Cp1 = 2pF，Cp2 = 3pF
假设使用的负载电容（CL）为8pF的晶体，则
Cb1 + Cx1 = CLtot_se1 – Cp1 = CL – Cp1 = 2 * 8pF – 2pf = 14pF
Cb2 + Cx2 = CLtot_se2 – Cp2 = CL – Cp2 = 2 * 8pF – 3pf = 13pF；
由于Cb1和Cb2值的范围是12pF-20pF，因此已经涵盖了上面计算的预期电容14pF / 13pF，Cx1和Cx2值可以为零。换句话说，无需在PCB上添加Cx1和Cx2。这样可以节省元件和PCB面积。
因此，只需配置Cb1 = 14pF，Cb2 = 13pF。因为LPC55（S）xx中的Cb1和Cb2相等，所以之间的最大值他们被正常服用。
因此，Cb1 = Cb2 = 14pF。
4.2用例2：需要外部晶体负载电容器
假设使用的负载电容（CL）为15pF的晶体，则
CLtot_IEC = CL = 15pF，Cp1 = 2pF，Cp2 = 2pF
Cb1 + Cx1 = CLtot_se1 – Cp1 = 2 * 15pF – 2pf = 28pF
Cb2 + Cx2 = CLtot_se2 – Cp2 = 2 * 15pF – 2pf = 28pF
由于Cb1和Cb2值的范围为12pF-20pF，低于上述计算的预期电容28pF，因此需要Cx1和Cx2。换句话说，必须在PCB上添加Cx1和Cx2。在这种情况下，通常将Cb1和Cb2的推荐值设为16pF，因此，Cx1 / x2可以如下得出：
Cb1 = Cb2 = 16pF
Cx1 = Cx2 = 28pF – 16pF = 12pF
如果未配置Cap Bank，则Cb1和Cb2保留默认值12pF。
在这种情况下，Cx1 / x2可以如下得出：
Cb1 = Cb2 = 12pF
Cx1 = Cx2 = 28pF – 12pF = 16pF

注意

5电容器银行API说明

电容器组API例程用于配置Cb1和Cb2的电容器组值。

为了方便用户，仅要求用户提供Cbp，Cp1和Cp2。
从晶体的角度来看，Cbp是实际的IEC等效负载电容，没有额外的电容器Cx1，Cx2，即，Cbp为：
Cbp =（Cb1 + Cp1）*（Cb2 + Cp2）/（（（Cb1 + Cp1）+（Cb2 + Cp2）））

1.如果Cbp = CL，则无需添加外部晶体负载电容器Cx1和Cx2。也就是说，如果不需要添加第4.1节中第1个用例1的外部晶体负载电容器Cx1和Cx2（即CL在6-10 pF的范围内），然后Cbp等于总IEC等效电容负载CLtot_IEC或晶体负载电容CL：
Cbp = CLtot_IEC = CL;

请参见下面的等效图。

2.如果Cbp <CL，则必须增加外部晶体负载电容Cx。也就是说，如果需要添加Cx1和Cx2
根据第4.2节中的用例2，并且Cbp + Cx = CLtot_IEC = CL，其中Cx =（Cx1 * Cx2）/（Cx1 + Cx2），则外部负载电容Cx可通过以下公式得出：Cx = CL – Cbp。
假设Cx1 = Cx2，则Cx1 = Cx2 = 2 * Cx = 2 *（CL – Cbp）。在这种情况下，建议内部电容库值Cb1，Cb2 = 16 pF。

请参见下面的等效图。

Cp1和Cp2与电路板相关，第二个用户需要将其值提供给Cap Bank API函数测量后的第三个参数。


CL可以在晶体数据手册中找到，因此可以很容易地如前所述导出Cbp并传递给Cap Bank API例程作为第一个参数。
5.1 API例程

每个晶体振荡器只有一个例程，如下所示。

未完.......


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