AN2867 datasheet(2/41 Pages) STMICROELECTRONICS

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AN2867

2/41

DocID15287 Rev 9

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Quartz crystal properties and model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Oscillator theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1

Negative resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2

Transconductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3

Negative-resistance oscillator principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Pierce oscillator design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.1

Introduction to pierce oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

3.2

RF feedback resistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.3

CL load capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.4

Oscillator transconductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.5

Drive level (DL) and external resistor (RExt) calculation . . . . . . . . . . . . . 15

3.5.1

Calculating drive level (DL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.5.2

Another drive level measurement method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.5.3

Calculating external resistor (RExt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.6

Startup time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.7

Crystal pullability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.8

Safety factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.8.1

Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.8.2

Measurement methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.8.3

Safety factor for STM32 and STM8 oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Guidelines for selecting suitable crystal

and external components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.1

Low-speed oscillators embedded into STM32 microcontrollers . . . . . . . . 20

4.2

Detailed steps to select an STM32-compatible crystal . . . . . . . . . . . . . . . 23

Some recommended resonators for

STM32 microcontrollers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.1

STM32-compatible high-speed resonators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.2

STM32-compatible low-speed resonators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

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