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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sollte Quarzosizllatorspannung nicht rechteckig sein


Autor: Sebastian Trommer (sebastiantrommer)
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Guten Morgen alle miteinander

Ich muss mal wieder eine Frage loswerden. Ich hab gestern meinen Mega644 
mit nem Quarzoszillator (20MHz) versehen. Als ich mit nem Oszilloskop 
geschaut hab was denn da raus kommt war ich etwas erschrocken. Sollte 
das nicht ein halbwegs schöner Rechteck sein? Ich hab eher eine Mischung 
ala (sin(f*t)+cos(f*t)).

Sollten da noch irgendwie Kondensatoren rein, Vcc -> Gnd oder wo auch 
immer?

Vielen Dank im vorraus.

LG Sebastian

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Welche Bandbreite hat denn Dein Oszilloskop / der Tastkopf? Ich bin mir 
sicher, der Quarzoszi spuckt ein relativ sauberes Rechteck aus. Und ja, 
zwischen Vcc und GND direkt am Quarzoszi gehört ein 100nF 
Keramik-Kondensator.

Autor: Sebastian Trommer (sebastiantrommer)
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Das Oszi an sich hat ne Bandbreite von 60MHz. Ist ein DSO bei uns an der 
Hochschule. Die Tastköpfe sind welche die dabei sind. Ich denk also das 
die auch 60Mhz können. Sind die 100nF eine absolutes Muss oder können 
das auch andere Werte sein? Ich werds aber mal probieren.

Vielleicht noch ne Information. Die "Schaltung" ist momentan auf nem 
Steckbrett aufgebaut, hoffe das nicht dort der Hund begraben liegt.

Autor: Blob! (Gast)
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bei solchen Messungen erweist es sich auch als sehr hilfreich wenn man 
die Masse-(Kroko-)Klemme vom Tastkopf mit benützt!

Der Masseanschluß am Oszi reicht da i.d.R. nicht aus weil der zu weit 
weg von der Messspitze ist!

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Sebastian Trommer wrote:
> Das Oszi an sich hat ne Bandbreite von 60MHz. Ist ein DSO bei uns an der
> Hochschule. Die Tastköpfe sind welche die dabei sind. Ich denk also das
> die auch 60Mhz können. Sind die 100nF eine absolutes Muss oder können
> das auch andere Werte sein? Ich werds aber mal probieren.
>


Wie schon andere gepostet haben, sehr kurze Masseverbindung. Im 
Idealfall aif der Platine aufgelötete koaxiale Buchsen (sieht zumindest 
dem ähnlich, ist letztlich eine Metallkragen mit Massepotential, im 
Zentrum isoliert der Signalführnede Kontakt.

Und dann mal mit anderem Scope Vergleichsmessung. Ein 200MHz Gerät  mit 
FET-Tastkopf. Da repetierendes Signal, so Tektronix 475 oder 7704A mit 
P6201/2 TK.

> Vielleicht noch ne Information. Die "Schaltung" ist momentan auf nem
> Steckbrett aufgebaut, hoffe das nicht dort der Hund begraben liegt.

Ja, das vermurkelt so einiges. Da ist schon fast ein freitragender 
Drahtverhau mit kurzen Drahtenden besser.

Schau mal unter www.amplifier.cd, wie man auch Testaufbauten kreieren 
kann .-)

hth,
Andrew

Autor: faraday (Gast)
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Tastkopf belastet auch. Bei 20 MHz bedeuten 10pF ca. 1 kOhm

Autor: eProfi (Gast)
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"Das Oszi an sich hat ne Bandbreite von 60MHz."

Das heißt, dass ein Sinussignal mit 60 MHz um 3dB (die Hälfte) gedämpft 
wird.
Da Du sicher weißt, dass sich ein Rechteck aus vielen hochfrequenten 
Sinussen zusammensetzt, dürfte Dir jetzt auch klar sein, dass dieses 
Oszi einfach keinen 20MHz-Rechteck darstellen kann.

Außerdem wird es auch kein "reiner Rechteck" sein, evtl. ist die 
Flankensteilheit im Datenblatt angegeben. Die ist auch stark von der 
Lastkapazität (auch der Tastkopf ist ein C) abhängig.

Macht nichts, der µC kommt meist gut zurecht, sobald die Rails (Gnd und 
Vdd) einigermaßen erreicht werden.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Macht nichts, der µC kommt meist gut zurecht, sobald die Rails (Gnd und
>Vdd) einigermaßen erreicht werden.

Dem AVR reichen 0.5Vss um VCC/2 herum. Mehr ist besser, aber nicht 
unbedingt nötig.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Und davon mal abgesehen: Ein Quarz ist nichts anderes als ein 
Schwingkreis: Dessen Schwingungen sind ein sauberer Sinus wenn das 
Signal nicht von außen verzerrt wird. Ich habe in letzter Zeit keinen µC 
mehr gesehen, dessen Quarzoszillator noch digital gearbeitet hat. Der 
Oszillator besteht eigentlich immer aus einem invertierenden, linearen 
Verstärker (auch wenn es im Blockdiagramm meist als digitaler Inverter 
dargestellt ist, ist es in Wirklichkeit fast immer ein linearer 
Verstärker!)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Das ist richtig. Aber externe Quarzoszillatoren liefern nun mal ein mehr 
oder weniger sauberes Rechteck, was ja auch die Frage war.

Autor: Bensch (Gast)
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Wenn du CKOPT nicht gesetzt hast, ist das Signal ein schöner Sinus mit 
etwa 300mVss. Die Info hast du leider nicht gebracht.
Ansonsten gilt das bereits von anderen gesagte.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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CKOPT braucht es bei externem Quarzoszillator nicht.

Autor: Sven (Gast)
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>> Hochschule

Und da hat Dir keiner erklärt, dass man für solche Messungen den 
Tastkopf auf 1:10 umschaltet? Bei 1:1 dürfte er gut 150pF 
Leitungskapazität haben, das belastet den Quarzoszi schon merklich.

Abgesehen davon, dass 20 MHz bei 60 MHz Bandbreite kein schöner Rechteck 
mehr sind, wurde ja schon gesagt.

Und wir reden von einem externen Quarzoszillator mit 4 Beinchen, ja? 
Nicht ein Schwingquarz am Mega?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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eProfi wrote:
> "Das Oszi an sich hat ne Bandbreite von 60MHz."
>
> Das heißt, dass ein Sinussignal mit 60 MHz um 3dB (die Hälfte) gedämpft
> wird.

Nöö, da irrst Du. -3dB sind spanungsmäßig zu sehen. Also Signal hat 70% 
(ca.) der ursspünglchen Höhe.

Leistung wäre die Hälfte. Das ist aber hier nicht das Thema.

> Da Du sicher weißt, dass sich ein Rechteck aus vielen hochfrequenten
> Sinussen zusammensetzt, dürfte Dir jetzt auch klar sein, dass dieses
> Oszi einfach keinen 20MHz-Rechteck darstellen kann.

Ah ja?? Wenn das 0815-promotete-Hochschul-DSO ist wie ich vermute, dann 
ist es ein TDS210 oder Nachfolger.
Da sieht ein 20MHz Rechteck noch immer wie ein Rechteck aus  -- 
vernüntige Ankopplung vorausgesetzt ,-)

>
> Außerdem wird es auch kein "reiner Rechteck" sein, evtl. ist die
> Flankensteilheit im Datenblatt angegeben. Die ist auch stark von der
> Lastkapazität (auch der Tastkopf ist ein C) abhängig.

Das ist allerdings sehr wahrscheinlich einer der Knackpunkte.

>
> Macht nichts, der µC kommt meist gut zurecht, sobald die Rails (Gnd und
> Vdd) einigermaßen erreicht werden.

Yepp!


hth,
Andrew

Autor: Sebastian Trommer (sebastiantrommer)
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Erstmal vielen Dank für euren ausgiebigen Antworten. Jetzt weiß ich 
wieder warum ich Foren mag.

Sven wrote:
>>> Hochschule
>
> Und da hat Dir keiner erklärt, dass man für solche Messungen den Tastkopf > auf 
1:10 umschaltet? Bei 1:1 dürfte er gut 150pF
> Leitungskapazität haben, das belastet den Quarzoszi schon merklich.

Nein das hat uns (Mechatroniker in der Fakultät Elektrotechnik) keiner 
erklärt. So richtig µC Zeug machen wirauch nur in einer Vorlesung (68k) 
und einem Praktikum. Das warum ich hier frage ist für meine 
Diplomarbeit.

Und ja das gute Stück hat 4 Füße. Datenblatt: keine Ahnung??? Stammt von 
Reichelt OSZI20,0000 ich find nix und hab mal alles angeklemmt wie im 
Katalog beschrieben. Ich werd morgen nochmal nach schauen.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ist ein handelsüblicher Büchsenoszi im DIL14-Format, Pin 1 ist leer oder 
OutputEnable, Pin7 ist Masse, Pin8 ist der Ausgang, Pin14 ist 5V. 
Zwischen Pin14 und Pin7 gehört eine 100nF Keramikpille. Das ist alles.

Autor: Schwingungsdämpfer (Gast)
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Ob der Ausgang Rechteck oder Sinus ist, zeigt das Datenblatt.

Standard Oszis haben Rechteck, Referenzoszis meist Sinus(ca.1Vss).

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Schwingungsdämpfer wrote:

> Standard Oszis haben Rechteck, Referenzoszis meist Sinus(ca.1Vss).

Kann man die äußerlich unterscheiden?

Habe einen 100-MHz-Oszillator, der eine DDS (AD9850) treibt.  OK,
der Oszi hat nur 150 MHz Bandbreite, aber der Sinus ist so schön,
ich hätte zumindest leichte Verformungen erwartet.

Nun bringt mich das auf die Idee, dass das natürlich tatsächlich
ein Referenz-Oszillator sein könnte.  Die DDS hat damit kein
Problem, mich würde es nur selbst interessieren.

Autor: Norgan (Gast)
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> Habe einen 100-MHz-Oszillator, der eine DDS (AD9850) treibt.  OK,
> der Oszi hat nur 150 MHz Bandbreite, aber der Sinus ist so schön,
> ich hätte zumindest leichte Verformungen erwartet.
>
> Nun bringt mich das auf die Idee, dass das natürlich tatsächlich
> ein Referenz-Oszillator sein könnte.  Die DDS hat damit kein
> Problem, mich würde es nur selbst interessieren.

Krude Messidee - nicht ausprobiert oder gar durchgerechnet:

Kanal 1 des Oszilloskops: Direkt an den Ausgang des Oszillators

Kanal 2 des Oszilloskops: Signal aus dem Oszillator mit sehr schnellen 
Dioden begrenzen, dann ins Oszilloskop.

Wilde Annahme:

Ist das Eingangssignal ein Rechteck dann setzt die Begrenzung durch die 
Dioden früher ein als wenn es ein Sinus ist. Ist es ein Sinus, dann 
sollten bis zur Begrenzung die Kurven identisch sein.

Nochmal, ich habe keine Ahnung ob das funktioniert und zu wenig Kaffee 
um das jetzt komplett durchzudenken :-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Norgan wrote:

> Kanal 1 des Oszilloskops: Direkt an den Ausgang des Oszillators
>
> Kanal 2 des Oszilloskops: Signal aus dem Oszillator mit sehr schnellen
> Dioden begrenzen, dann ins Oszilloskop.

Hmm, gar nicht so schlecht, die Idee.  Ein schnelles Gatter danach
könnte ja auch helfen.  Muss ich mal gucken, ob ich ein 74F04 irgendwo
finde, 74S04 müsste auch gehen.

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