Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung Quarz fragen


von Mario W. (Firma: Privat) (wlfmario)


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Da ich in letzter Zeit öfter mal Schaltung mir ansehe um diese auch zu 
verstehen, bin ich auf die angehängte Schaltung gestoßen und hätte da 
ein paar Fragen zu, die ich mir nicht beantworten kann.

Wenn man auf den Board ein MC per ISP beschreiben möchte, warum wird 
dort ein Quarz verbaut ?

Was ich bis jetzt so gelernt habe, soll der Quarz inkl. Kondensatoren 
dicht an den Ein / Ausgängen platziert werden, dies ist doch bei der 
Schaltung nicht möglich.
Ist das keine Fehlerquelle ?

Ich danke schon einmal für die Antworten.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Die Schaltung ist fehlerhaft. Man kann nicht einen Quarz an mehrere 
Oszillatoren parallel anschließen. Jedes IC braucht einen eigenen Quarz.

Oder du nutzt einen externen QuarzOszillator, dessen Ausgang mit den 
XTAL1 Eingängen der Mikrocontroller verbunden wird. Die müssen dann aber 
passend konfiguriert werden (External clock, nicht Crystal).

Oder du betreibst nur einen Mikrocontroller mit Quarz und nutzt dessen 
CLKOUT Ausgang, um die anderen anzutreiben.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Steve van de Grens schrieb:
> Die Schaltung ist fehlerhaft. Man kann nicht einen Quarz an mehrere
> Oszillatoren parallel anschließen. Jedes IC braucht einen eigenen Quarz.

Jein. Ich denke, Sinn des Boards ist es, dass immer nur ein Controller 
gleichzeitig genutzt wird zum Flashen.

Mario W. schrieb:
> Wenn man auf den Board ein MC per ISP beschreiben möchte, warum wird
> dort ein Quarz verbaut ?

Der Quarz ist wichtig, falls die Fuse-Bits vom Controller auf ext. Quarz 
gesetzt werden. Ohne Quarz ließe sich der Controller auf diesem Board 
dann nicht mehr programmieren.

Mario W. schrieb:
> Was ich bis jetzt so gelernt habe, soll der Quarz inkl. Kondensatoren
> dicht an den Ein / Ausgängen platziert werden, dies ist doch bei der
> Schaltung nicht möglich.
> Ist das keine Fehlerquelle ?

Korrekt und ja, es ist eine Fehlerquelle aufgrund der 
Leiterbahnkapazität.

Sinnvoll wäre es, jeder Controlleroption einen eigenen Quarz zu 
spendieren.

Steve van de Grens schrieb:
> Oder du nutzt einen externen QuarzOszillator, dessen Ausgang mit den
> XTAL1 Eingängen der Mikrocontroller verbunden wird. Die müssen dann aber
> passend konfiguriert werden (External clock, nicht Crystal).

Das würde voraussetzen, dass die Zielschaltung dann ebenfalls einen 
Oszillator hat. Das Board dient ja nur als Programmieradapter, der 
Controller wird dann woanders eingebaut.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Sebastian R. schrieb:
> Sinn des Boards ist es, dass immer nur ein Controller
> gleichzeitig genutzt wird zum Flashen.

Dann verwende einen 4 MHz QuarzOszillator, der die XTAL1 Eingänge 
antreibt.

von Rainer W. (rawi)


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Steve van de Grens schrieb:
> Die Schaltung ist fehlerhaft. Man kann nicht einen Quarz an mehrere
> Oszillatoren parallel anschließen. Jedes IC braucht einen eigenen Quarz.

Ja und nein.
Man kann durchaus einen Oszillator den Takt erzeugen lassen und vom 
Ausgang dieses Oszillators das Taktsignal an die Takteingänge der 
anderen ICs führen.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Steve van de Grens schrieb:
> Dann verwende einen 4 MHz QuarzOszillator, der die XTAL1 Eingänge
> antreibt.

Alle mir bekannten AVR laufen damit auch wenn sie auf "Crystal" 
konfiguriert sind.

von Peter D. (peda)


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Schau Dir mal den Schaltplan des STK500 an. Dort wird ein 
Quarzoszillator mit Treiberstufe verwendet.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Man kann durchaus einen Oszillator den Takt erzeugen lassen und vom
> Ausgang dieses Oszillators das Taktsignal an die Takteingänge der
> anderen ICs führen.
Schon, aber in diesem Schaltplan sind alle CKin und CKout paralell 
geschaltet. So geht das nicht.

Mario W. schrieb:
> Da ich in letzter Zeit öfter mal Schaltung mir ansehe um diese auch zu
> verstehen, bin ich auf die angehängte Schaltung gestoßen
An den überflüssigen Verbindungspunkten und den fehlenden 
Blockkondensatoren kannst du dann leicht erkennen, dass das eine 
Anfängerschaltung ist. Das sind nicht unbedingt die besten Lernobjekte.

Ich würde da 1 aktiven Quarzoszillator im DIL Gehäuse vorsehen, dessen 
Ausgang mit 100 Ohm serienterminieren und auf den CKin (XTAL1) jedes uC 
führen.

von Johannes T. F. (jofe)


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Mario W. schrieb:
> Da ich in letzter Zeit öfter mal Schaltung mir ansehe um diese auch zu
> verstehen, bin ich auf die angehängte Schaltung gestoßen

Schau dir lieber Schaltungen aus zuverlässigeren Quellen an. Man sollte 
immer auf die Qualität der Vorlagen achten, an denen man sich orientiert 
bzw. von denen man lernen will.

Die Schaltungen von myAVR sind da meiner Erfahrung nach eher nicht so 
empfehlenswert. Lange Zeit hatten die z.B. beim myAVR-Board mk2 
(mindestens bis V2.07) noch VREF mit VCC verbunden ...
Und noch ein Negativbeispiel: beim myAVR-LCD-AddOn sind die unbenutzten 
Busleitungen DB0..3 mit GND verbunden, was ebenfalls falsch ist (die 
sollen gemäß HD44780-Datenblatt offen gelassen werden, was auch logisch 
ist, denn sie werden ja vom LCD-Controller getrieben, falls er sich im 
8-Bit-Modus befinden sollte).

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian R. schrieb:
>> Was ich bis jetzt so gelernt habe, soll der Quarz inkl. Kondensatoren
>> dicht an den Ein / Ausgängen platziert werden, dies ist doch bei der
>> Schaltung nicht möglich.
>> Ist das keine Fehlerquelle ?
>
> Korrekt und ja, es ist eine Fehlerquelle aufgrund der
> Leiterbahnkapazität.

Solche Schaltungen waren zu Zeiten, da AVRs noch keine internen 
RC-Oszillatoren als Voreinstellungen hatten, sehr üblich. Normalerweise 
hat man dann auch einen simplen Keramikresonator benutzt, und soooo 
empfindlich gegen zusätzliche Kapazitäten waren die Teile nicht – so ein 
Board hat ja üblicherweise Abmessungen von vielleicht 10x10 cm².

Mein allererstes Programmiergerät, das mir Brian Dean damals zum Spielen 
mit AVRPROG (dem Vorläufer von AVRDUDE) geschenkt hat, hatte so einen 
Aufbau. Seit die AVRs RC-Oszillatoren haben, hat man das eigentlich 
nicht mehr gebraucht. Beim STK500 ist man einerseits wegen der 
Leitungslängen, andererseits wegen der Flexibilität einen anderen Weg 
gegangen und liefert den Takt direkt von einem Pin des 
AT90S8535/ATmega8535. Das hat allerdings den Nachteil, dass man damit 
maximal f_CPU/2 des steuernden Controllers produzieren kann.

von C-hater (c-hater)


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Sebastian R. schrieb:

> Steve van de Grens schrieb:
>> Die Schaltung ist fehlerhaft. Man kann nicht einen Quarz an mehrere
>> Oszillatoren parallel anschließen. Jedes IC braucht einen eigenen Quarz.
>
> Jein. Ich denke, Sinn des Boards ist es, dass immer nur ein Controller
> gleichzeitig genutzt wird zum Flashen.

Ganz genau so ist das. Es hat immer nur einer gesteckt zu sein.

Trotzdem würde ich so einem Aufbau eher einen Quarz-Oszillator 
spendieren. Der hilft nämlich nicht nur dann, wenn einer der zu 
programmierenden µC auf Quarz/Resonator konfiguriert ist, sondern auch 
dann, wenn er auf Ext.Clock konfiguriert ist.

Und außerdem hat die parasitäre Kapazität des Aufbaus und sein 
Antenneneffekt viel geringere Chancen, die Sache doch noch zunichte zu 
machen.

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