La plupart des ingénieurs concepteurs ne se préoccupent pas des quartz, tant que la conception des autres composants n’a pas été réalisée, et alors, c’est beaucoup trop tard ….
Posted: 24th October 2016
On vous a donc chargé de concevoir un nouveau gadget électronique et vous savez que vous avez besoin d’utiliser un type quelconque de micro-processeur ou microcontrôleur pour réaliser votre produit final. Vous commencez alors la tâche difficile qu’est la sélection du dispositif approprié, basé sur les fonctionnalités requises, en tenant également compte des contraintes habituelles de coût, frais et délais d’exécution. Au bout du compte, vous prenez votre décision en vous basant sur de nombreux facteurs, y compris l’architecture: vais-je avoir besoin d’un dispositif 8 bits, 16 bits ou 32 bits? De quelles interfaces le système aura-t-il besoin: USB, I2C, UART, SPI? Quel sera le matériel nécessaire: voyants DEL, capteurs, boutons, haut-parleurs?
Quel que soit le degré de criticité des éléments ci-dessus dans votre programme de phase de conception, un petit composant, apparemment sans importance, mais qui a pourtant réellement besoin de votre sérieuse considération durant le processus préalable au tout début de la phase de conception, est le dispositif de contrôle de fréquence qui sera utilisé pour fournir la fréquence ‘d’horloge’ du circuit intégré (CI) utilisé.
Le quartz ou oscillateur requis pour fournir la fonctionnalité de synchronisation peut sembler avoir peu d’importance au stade précoce, mais il est surprenant qu’un grand nombre de concepteurs ne s’en occupe qu’à un stade tardif de la phase de développement, et se trouve ensuite face à des problèmes qui retardent leur travail de conception.
Les dispositifs à base de quartz peuvent être fabriqués avec une multitude de fréquences, dimensions de boîtiers et spécifications, afin de convenir à pratiquement toutes les applications, néanmoins, ce qui a pu initialement sembler être une exigence mineure de la spécification, entrave parfois la progression du projet.
Il est crucial pour les concepteurs d’obtenir des conseils aux stades de conception initiale, lorsqu’ils ont une idée de la fréquence particulière et de la spécification globale qui sont requises, leur partenaire de produits de fréquence pouvant alors les guider dans leur choix de ce qui est faisable du point de vue technique et les orienter vers les dispositifs qui présentent la solution la plus rentable. Ceci donne alors le temps au concepteur de configurer un PCB approprié, en se basant sur le modèle le mieux adapté, de faire échantillonner le dispositif et de prouver que le processeur fonctionne de la manière prévue.
Plusieurs problèmes, qui sont de véritables casse-têtes pour les concepteurs, peuvent potentiellement être évités, si on consacre initialement un peu plus de temps à la phase de conception:
Exemple 1: Certains fabricants de circuits intégrés justifient leurs conceptions en utilisant un gros dispositif à quartz tels qu’un HC-49 de type ancien et incluent des paramètres dynamiques quartz spécifiques, tels qu’une faible résistance série équivalente (RSE) pour assurer le fonctionnement correct des CI. L’ingénieur est alors chargé d’utiliser ce CI, mais sa conception doit être aussi petite que possible et stipule que le boîtier quartz doit être aussi petit que possible, tout en continuant à satisfaire aux paramètres de la fiche technique du CI. Il faut cependant garder à l’esprit que, lorsque la taille d’un quartz est réduite, sa faible résistance série équivalente (RSE) augmente. On informe alors rapidement l’ingénieur que le minuscule boîtier choisi ne peut pas être fabriqué en grande quantité de manière viable, avec la faible RSE requise et qu’un compromis est nécessaire, c’est à dire qu’il faut utiliser un modèle de type plus grand pour obtenir la faible RSE ou accroître la limite de la RSE, pour qu’un petit dispositif puisse être considéré.
Exemple 2: dans la même veine que le scénario ci-dessus, les fabricants utilisent parfois des fréquences plus basses qui sont uniquement disponibles dans des boîtiers de dimensions supérieures pour les quartz. De nouveau, notre ingénieur est chargé de miniaturiser le plus possible le design et on doit l’informer que la basse fréquence requise n’est pas réalisable du point de vue technique dans un boîtier cristal de petite taille. Il faut de nouveau noter que, comme la taille du quartz cristal diminue, la fréquence minimale réalisable augmente. Il faut maintenant envisager des solutions de compromis, telle qu’un accroissement de la fréquence horloge de CI, en utilisant un boîtier de dimensions supérieures ou en optant pour un petit modèle d’oscillateur.
Exemple 3: If faut noter que, bien que tous les types de modèles aient une plage de fréquences minimale et maximale spécifiées, il est fort probable que toutes les fréquences au sein de cette plage n’auront pas été développées. Parfois, les applications ont besoin de fréquences non-standard qui nécessitent le développement du quartz brut, pour réaliser la spécification finale. Ce processus requiert parfois un certain nombre d’itérations avant d’atteindre l’objectif final et peut donc avoir un impact sur le délai d’exécution.
Les problèmes de ce type peuvent être évités en passant un coup de fil à IQD aux stades précoces du projet; notre équipe d’assistance en applications chevronnée vous guidera vers la meilleure solution, à un stade où il reste encore du temps pour considérer vos options. Il faut se souvenir que chaque type de modèle a un ensemble distinct de limitations en ce qui concerne la dimension du boîtier, la plage de fréquences, les limites de stabilité, les coûts unitaires, etc. IQD et ses distributeurs ont en stock une grande quantité de dispositifs de spécification standard, prêts pour livraison immédiate, mais souvenez-vous que les dispositifs personnalisés auront besoin d’un développement qui pourrait prolonger leur délai d’exécution. Au demeurant, si vous souhaitez en apprendre plus sur les quartz et résonateurs, vous trouverez un excellent tutoriel ici.
Ainsi, il est important pour les concepteurs d’obtenir des conseils à un stade précoce, afin d’assurer que les pièces échantillons soient disponibles au moment où les premiers prototypes des équipements sont construits.