Was ist besser für einen AVR-Mikrocontroller, ein Quarz oder ein Quarzozillator? Welcher von beiden ist Frequenzstabiler? Oder wo liegen überhaupt die generellen Unterschiede? mfg Benjamin
Da die AVR Familie über eine interne Oszillatorschaltung verfügt, recht ein externer Quarz mit 2 Kondnsatoren vollkommen aus (viel preiswerter). In Bezug auf Frequenzstabilität sind beide Lösungen mit "normalen" Bauelementen gleich gut.
Das ist so nicht richtig. Zum einen ist die Oszillatorschaltung im AVR eine einfache Standardschaltung, zum anderen beeinflussen die externen Kondensatoren mit Wert und Genauigkeit (genauso wie die interne Oszillatorschaltung selbst) ganz wesentlich die Resonanzfrequenz des Quarzes (der aufgedruckte Wert ist lediglich die eingemessene Eigenfrequenz unter im Datenblatt vermerkten Bedingungen). Darüber hinaus ist die Resonanzfrequenz erstaunlich stark von der Temperatur abhängig. Fertige Quarzoszillatoren dagegen sind bereits fix und fertig auf die aufgedruckte Frequenz mit der aufgedruckten Genauigkeit geeicht UND temperaturkompensiert. Sie sind damit um Grössenordnungen genauer und sollten wenn es auf genaues Timing ankommt unbedingt benutzt werden. Insbesondere da sie in der Frequenzstabilitätsklasse +/-0.01% mit unter 2 Euro nicht gerade besonders ins Gewicht fallen. Entgegenhalten muss ich lediglich die relativ grosse Bauform (DIP14) und der relativ grosse stromverbrauch (<40mA) der mir bekannten Oszis. Daher nehme ich an, dass für batteriebetriebene und/oder kleine Geräte Standardquarze geeigneter sind.
Für den Fall, daß eine Genauigkeit von 5-10ppm bei Raumtemperatur ausreicht, würde ich eine Beschaltung mit separatem Quarz und zwei Kondensatoren vorsehen. Diese Schaltung ist kostengünstig, 'erstaunlich(?)' temperaturstabil, läßt sich auf exakte Frequenzen trimmen, vom AVR aus abschalten (power down)und mit nahezu beliebig 'krummen' Frequenzen betreiben. Bei eingepackten, billigen Oszillatoren läßt sich nichts verändern. Bei fix und fertigen TCXOs kann einen auch der Preis fix und fertig machen.
@ripper Also den Lieferanten such ich noch: "Fertige Quarzoszillatoren dagegen sind bereits fix und fertig auf die aufgedruckte Frequenz mit der aufgedruckten Genauigkeit geeicht UND temperaturkompensiert" für unter 2 Euro das Stück, wobei die Betonung hier auf geeicht und temperaturkompensiert liegt. Die handelsüblichen Quarzoszilatoren liegen im Genauigkeitsbereich und in Temperaturdrift und Alterung im gleichen Bereich wie vergleichbare Quarze. Bei korrekter Außenbeschaltung ergeben sich so gut wie keine Genauigkeitsunterschiede, nur das der Aufbau mit diskreten Bauelementen um den Faktor 3 preiswerter ist und weniger Strom benötigt. Bei Frequenzen ab ca. 24 MHz aufwärts ist ein externer Oszillator einfacher zu handhaben. EMV-technisch sind externe Quarzoszillatoren aber richtige "Störenfriede" im Gegensatz zu diskreten Lösung. Wird eine hohe Genauigkeit gefordert kommt man um entsprechend teure TXCOs nicht herum, allerdings wird man dann wohl kaum noch einen AVR als Prozessor einsetzen.
Hi 5-10ppm für einen normalen Quarz? ROTFL! Üblich sind +-30ppm für den Quarz plus die Temperaturdrift von nochmal +-50ppm. Plus Alterung und Einfluß der Oszillatorschaltung im µC. Da kommen dann ganz schnell +-100ppm zusammen. Natürlich sind 0,1 Promill auch noch ein Wert der für viele Anwendungen ausreicht aber 5-10ppm bekommt man nur mit (sauteuren) TCXO's hin. Siehe dazu: http://www.hongkongcrystal.com/new/pdf/P05.pdf Um den von dir genannten Bereich zu erreichen brauchts dann sowas: http://www.smi-xtal.com/pdf/sxo4200v.pdf
Hallo Matthias, als Ergänzung eine Beschreibung in dt.: www.quarze.com/auris/pdf/quarztext.pdf In der Literatur finden sich Angaben von zumeist -0,035ppm/ °C²; 10K Abweichung würden danach +/- 3,5ppm ergeben. Wenn ich 5-10ppm Drift bei Raumtemperatur angebe, gehe ich selbstverständlich davon aus, daß die Schaltung zweckgerecht aufgebaut ist; das sind Werte aus der Praxis und nicht aus einem King-Kong-Datenblatt. Die Alterung wird bei Bedarf durch jährliche Abgleichintervalle 'bekämpft'. Mit einer schlechten Beschaltung könnte man auch einen hochpräzisen OpAmp zum Rauschen und Driften bringen.
@Michael: da ich es für illusorisch halte mit standardwerten der caps eine annäherung an die sollfrequenz von +/-4ppm zu erreichen nehme ich an du gleichst deine schaltung via trim caps am frequenzzähler ab?
Hi @Michael Du schriebst: ... eine Genauigkeit von 5-10ppm bei Raumtemperatur ... Das ist mit einem Quarz einfach nicht zu erreichen. Wenn man natürlich mit einem Schleif-Kondensator die Grundungenauigkeit abgleicht bleibt nur noch die Temperatirdrift. Aber die ist nunmal im industriellen Umfeld halt nicht nur 10K. Aber man kann Quarze natürlich auch heizen was der Stabilität zugute kommt. Matthias
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