Перейти к содержанию

Керамический резонатор

Вместо кварца генератор микроконтроллера можно построить на керамическом резонаторе — пьезокерамическом элементе, часто сразу со встроенными конденсаторами. Он дешевле и запускается быстрее, но его частота менее точна и стабильна.

Обновлено Редакция GAW

Керамический резонатор (ceramic resonator) — пьезоэлектрический резонатор из керамики, который используют вместо кварцевого для тактирования микроконтроллеров. Он ставится в тот же генератор Пирса, что и кварц: ST в AN2867 прямо указывает, что в этой схеме может стоять «кварц или керамический резонатор». Microchip в AN2648 отмечает, что керамику применяют в недорогих и менее критичных к частоте устройствах.

Отличия от кварца

Кварцевый резонаторКерамический резонатор
Добротность10 000–100 000 (AN2648)значительно ниже
Зависимость частоты от нагрузкислабеесильнее (AN2648)
Время запускадольшебыстрее (AN2648, разд. 1.6)
Конденсаторывнешниечасто встроены, три вывода

Время запуска Microchip в AN2648 (разд. 1.6) связывает с добротностью: резонаторы с высокой добротностью запускаются медленнее. Даташит STM32F103 (рис. 24) показывает подключение резонатора со встроенными конденсаторами к генератору HSE — внешние конденсаторы тогда не нужны. Для STM8A ST в AN2867 рекомендует резонаторы Murata CERALOCK на 4, 8 и 16 МГц; их нагрузочные ёмкости — в даташите Murata.

Когда подходит

Там, где точность частоты не критична: тактирование ядра, UART на умеренной скорости, таймеры. Там, где частота должна быть точной и стабильной, нужен кварцевый резонатор. Точность и температурный дрейф конкретного резонатора — в его даташите.

Не путать керамический резонатор с керамическим конденсатором и с готовым генератором (oscillator): генератор сам выдаёт тактовый сигнал и требует питания, а резонатор работает только вместе с усилителем микроконтроллера. Схема генератора и проверка запуска — в статье «Кварцевый генератор микроконтроллера», конденсаторы для кварца посчитает калькулятор конденсаторов кварца.

Частые вопросы

Чем керамический резонатор хуже кварца?

Добротностью: у кварца, по Microchip AN2648, она 10 000–100 000, у керамики значительно ниже. Поэтому частота керамического резонатора менее точна и сильнее зависит от подключённой ёмкости. Где нужна точная частота, ставят кварц.

Чем керамический резонатор лучше кварца?

Он дешевле, часто выпускается со встроенными конденсаторами — три вывода вместо кварца и двух конденсаторов — и быстрее запускается: Microchip в AN2648 (разд. 1.6) пишет, что резонаторы с высокой добротностью запускаются медленнее, а у керамики добротность низкая.

Нужны ли конденсаторы к керамическому резонатору?

Зависит от исполнения. Резонаторы со встроенными конденсаторами — их подключение к генератору HSE показывает рис. 24 даташита STM32F103 — внешних конденсаторов не требуют. Для резонаторов без встроенных конденсаторов ёмкости указывает их производитель в даташите.

Источники

  1. Microchip. AN2648: Selecting and Testing 32.768 kHz Crystal Oscillators for AVR Microcontrollers (DS00002648D, 2022) — разд. 1.1: самый распространённый пьезоматериал — кварц, керамические резонаторы применяют в недорогих и менее критичных к частоте схемах; разд. 1.5: добротность кварца 10 000–100 000, LC-генератора — около 100; керамические резонаторы имеют меньшую добротность и сильнее зависят от ёмкостной нагрузки; разд. 1.6: кварцы с высокой добротностью и высоким ESR запускаются медленнее, большая нагрузочная ёмкость увеличивает время запуска
  2. STMicroelectronics. AN2867: Guidelines for oscillator design on STM8AF/AL/S and STM32 MCUs/MPUs (Rev 24, February 2026) — разд. 3.1: в генераторе Пирса может стоять кварц или керамический резонатор; разд. 6.2: для STM8A ST рекомендует резонаторы Murata CERALOCK
  3. STMicroelectronics. STM32F103x8, STM32F103xB datasheet (DS5319 Rev 20, July 2025) — рис. 24: генератор HSE с резонатором со встроенными конденсаторами

Нашли ошибку?

Смотрите также