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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lastkapazität Quarz


Autor: Peter F. (piet)
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Hallo!
Ich frage mich gerade welche Lastkapazizät ich für diese Quarze 
auswählen soll:

8,000000-MQ Keramik-SMD 8,0 MHz 12pF
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=84989

32,768 Uhrenquarz Keramikgeh 12,5pF
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=85051

Nunja, sie steht dabei aber in den größen gibt es ja keine 
Kondensatoren.
Das nächste sind 10p und 15p jetzt überlege ich ob ich 10p nehme und die 
Kapazität des Pins mit einbeziehe oder sie ignoriere und 15p nehme.

Ich habe mir die AppNote "AVR042: AVR Hardware Design Considerations" 
durchgelesen. Wenn ich das richtig verstehe hat die Kapazität keine 
Auswirkung auf die genauigkeit also lieber 15 nehmen weil nur zuwenig 
Kapazität in dem Fall schadet, richtig?


MFg,
Peter

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Peter F. schrieb:

> Nunja, sie steht dabei aber in den größen gibt es ja keine
> Kondensatoren.

Was gibt es denn nicht?  Ist doch nur eine Frage, aus welcher
E-Reihe du auswählst...

> Das nächste sind 10p und 15p jetzt überlege ich ob ich 10p nehme und die
> Kapazität des Pins mit einbeziehe oder sie ignoriere und 15p nehme.

Du hast einen doppelt falschen Denkansatz:

. Natürlich zählt die Pinkapazität mit in die Lastkapazität rein,
  oder woher sollte der Quarz unterscheiden, welche Kapazität wo
  drangepappt ist?

. Die beiden zusätzlichen Kondensatoren sowie die Pin-Kapazitäten
  sind insgesamt in Reihe geschaltet, daher halbiert sich (mal
  Symmetrie vorausgesetzt) die Kapazität, die der Quarz ,,sieht''.

Leider machen die AVR-Datenblätter keine Angaben über die Kapazität
eines Pins.  Ich würde vermuten, dass sie bei DIP auch höher ist
als bei den SMD-Varianten.  Wenn du jetzt 12 pF brauchst, wäre das
ja eine Reihenschaltung von 2 x 24 pF. Davon musst du noch die Pin-
und Schaltungskapazität abziehen, ich würde mit 2 x 18 pF für die
Cs ins Rennen gehen.

> Wenn ich das richtig verstehe hat die Kapazität keine
> Auswirkung auf die genauigkeit

Hat sie schon, insbesondere absolut, da sie ja als Ziehkondensator
wirkt.  Man kann daher auch einen der Cs als Trimmer ausführen und
dann im Betrieb auf Sollfrequenz kalibrieren.  Ansonsten haben die
Cs noch Auswirkungen auf das Anschwingverhalten.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Peter,

>Ich habe mir die AppNote "AVR042: AVR Hardware Design Considerations"
>durchgelesen. Wenn ich das richtig verstehe hat die Kapazität keine
>Auswirkung auf die genauigkeit also lieber 15 nehmen weil nur zuwenig
>Kapazität in dem Fall schadet, richtig?

Du machst den typischen Fehler, daß du von dem Quarz ausgehst, was die 
Bürdekapazität angeht. Du mußt aber vom Oszillator ausgehen und dann den 
Quarz aussuchen, der paßt.

Pierce-Oszillatoren wollen bei Frequenzen im MHz-Bereich in der Regel 
22...33pF an ihren Anschlüssen, weil die genaue Schwingfrequenz nämlich 
sehr wohl von der Bürdekapazität abhängt und man einfach unabhängig sein 
möchte von unbestimmten Streukapazitäten des Aufbaus und der 
Chipeingänge. Wenn du zu jedem Bürdekondensator jetzt noch die 
Streukapazitäten von rund 5..10pF dazu zählst und das ganze durch zwei 
teilst (Reihenschaltung) erhälst du eine effektive Bürdekapazität von 
rund 20pF. So, jetzt gehst du zu Reichelt und suchst dir einen 8MHz 
Quarz für 20pF Bürdekapazität aus und landest bei diesem hier:

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=B41;G...

Diesen Quarz verwendest du mit 22...33pF Bürdekondensatoren.

Kai Klaas

Autor: Peter F. (piet)
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Danke für die Antworten Jörg und Kai!

So langsam habe ich die Theorie verstanden, ich werde da nochmal einiges 
Nachlesen und mich dann nochmal melden.

> 
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=2;GROUP=B41;G...
>
> Diesen Quarz verwendest du mit 22...33pF Bürdekondensatoren.

Ja, das Problem ist aber das ich ein solches Monster unmöglich in die 
schaltung bekomme, wenn ich die Wahl hätte würd ich auch ein normales 
HC49U Gehäuse nehmen, dafür ist aber kein Platz...

Grüße,
Peter

Autor: Jupp (Gast)
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Was ist daran denn monströs?

Autor: Peter F. (piet)
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Jörg Wunsch schrieb:
> Du hast einen doppelt falschen Denkansatz:
(...)
> Leider machen die AVR-Datenblätter keine Angaben über die Kapazität
> eines Pins.  Ich würde vermuten, dass sie bei DIP auch höher ist
> als bei den SMD-Varianten.  Wenn du jetzt 12 pF brauchst, wäre das
> ja eine Reihenschaltung von 2 x 24 pF. Davon musst du noch die Pin-
> und Schaltungskapazität abziehen, ich würde mit 2 x 18 pF für die
> Cs ins Rennen gehen.

Ja, jetzt hab ich es verstanden, im Datenblatt steht es auch habe ich 
wohl beim ersten und zweiten lesen nicht richtig übersetzt...

"Where CL1 and CL2 refer to the external capacitors seen in Figure 5-1 
and
CL2S are stray capacitances at the XTAL pins of the AVR. Assuming 
symmetric
so that CL1 = CL2 = C and CL1S = CL2S = CS, then the external capacitors
determined by Equation 5-2 (CS can be estimated to be 5-10pF)"

> Hat sie schon, insbesondere absolut, da sie ja als Ziehkondensator
> wirkt.  Man kann daher auch einen der Cs als Trimmer ausführen und
> dann im Betrieb auf Sollfrequenz kalibrieren.  Ansonsten haben die
> Cs noch Auswirkungen auf das Anschwingverhalten.

Das hatte ich überlegt aber für einen Trimmer habe ich keinen Platz und 
etwas passendes zum Messen habe ich leider auch nicht bei der Auflösung.

Jupp (Gast):
> Was ist daran denn monströs?

Alles ;-)
Das ganze wird eine Art Fernbedienung/Stoppuhr die möglichst klein 
werden soll, ich darf nicht groß über 2mm Bauteilhöhe kommen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Jupp schrieb:
> Was ist daran denn monströs?

Na, du hast die beiden offenbar nicht miteinander verglichen.

Aber ich sehe keinen Grund, warum man nicht den original gewünschten
mit den 2 x 18 pF benutzen können sollte, zumal 18 pF ja gut im
"recommended range" für die Lastkondensatoren im AVR-Datenblatt
liegen.

Bei den 32-kHz-Quarzen hieß es früher immer, man bräuchte keine
externen Kondensatoren, aber darauf würde ich mich nicht verlassen.
Gerade bei ATmega128 gab es wiederholt Berichte, dass er dann doch
nur mit Kondensatoren lief.  Vorsicht vor mechanisch zu kleinen
Quarzen bei diesen Frequenzen: die haben einen größeren ESR und
schwingen dann noch langsamer an, als das bei 32-kHz-Quarzen sowieso
schon der Fall ist.

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