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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Quarz und Kondensatoren


Autor: hamster (Gast)
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Hi

ich muss ein Quarz auf einer Platine einbauen, das 12MHz hat, und ich 
habe gelesen, dass man dabei Kondensatoren braucht die die Oberwellen 
wegfiltern. Ich weiß wie man sie einbaut, jedoch nicht wie groß sie sein 
sollen.

Ich hab mir zur Sicherheit mal so kleine keramische Kondenstoren mit 12 
pF besorgt, kann ich die nehmen?

mfg

Autor: hamster (Gast)
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edit: http://www.reichelt.de/bilder//web/artikel/B300/KERAMIK.jpg <<< so 
wie die sehen meine condis aus....

Autor: ijijiji (Gast)
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Meinst du die Kondensatoren gegen Masse die der Quarz zum Schwingen 
braucht?

1. Welche µC?
2. Welcher Art von Quarz (Oszillator oder passiv?)
3. Wo steht das mit den Kondensatoren im Datenblatt?
4. Wie sind diese Beschaltet?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Die Lastkapazitaet die der Quarz braucht steht im Datenblatt zum Quarz.
Nur wenn diese Kapazitaet eingehalten wird stimmt auch die 
aufgestempelte Frequenz exakt. Von dieser Kapaziatet ziehst du jetzt 
noch deine Streukapazitaetetn ab und was dann ueberigbleibt ist das was 
du noch einbauen must. Aber wenn es nicht so genau kommt sollten Werte 
zwischen 12 .. 27p schon gehen.

Autor: hamster (Gast)
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also hier ein paar antworten auf die fragen:

1. uC: ATMEGA32
2. is ein quarz der den takt erzeugt
3. finde leider kein datenblatt zu so einem quarz-.-
4. Beschaltung siehe anhang
fg

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du die 12uF in 12pF aenderst wird es schon klappen.

Autor: ijijiji (Gast)
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Im Datenblatt zum Atmega steht das zu 100% drin, welche Kondensatoren du 
verwenden sollst.

Autor: hamster (Gast)
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ok danke, ja ich weiß die 12uF stehenn  nur so halt als platzhalter 
drinnen ;D

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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ijijiji schrieb:
> Im Datenblatt zum Atmega steht das zu 100% drin, welche Kondensatoren du
> verwenden sollst.

Huch? Woher weiß Atmel, was jemand für einen Quarz verwendet und wieviel 
Lastkapazität der braucht?  Ich würde da doch eher nach einem Datenblatt 
des Quarzes suchen - DER bestimmt die Kapazitäten!

Autor: Frank S. (tic226)
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Stefan Wimmer schrieb:
> ijijiji schrieb:
>> Im Datenblatt zum Atmega steht das zu 100% drin, welche Kondensatoren du
>> verwenden sollst.
>
> Huch? Woher weiß Atmel, was jemand für einen Quarz verwendet und wieviel
> Lastkapazität der braucht?  Ich würde da doch eher nach einem Datenblatt
> des Quarzes suchen - DER bestimmt die Kapazitäten!

Was für ein Quatsch...
Atmel kennt die in den µCs eingebauten Oszillatoren aber besser als der 
Quarzhersteller. Also: Datenblatt des ATMega32 zu Rate ziehen.

Autor: Hc Zimmerer (mizch)
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Die Beschaltung von Aref ist auch verkehrt.  Aref gehört nicht auf Vcc.

Autor: Johannes M. (johannesm)
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Frank S. schrieb:
> Atmel kennt die in den µCs eingebauten Oszillatoren aber besser als der
> Quarzhersteller. Also: Datenblatt des ATMega32 zu Rate ziehen.

Das macht überhaupt keinen Sinn, was soll der interne Oszillator mit 
externen Kondensatoren zu tun haben?

Beitrag "Re: Quarz und Kondensatoren" <-- Das ist schon 
korrekt.

Autor: Frank S. (tic226)
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@Johannes M.:

Im Controller sitzt IMMER ein Oszillator (in grauer Vorzeit gabs ja auch 
noch keine eingebauten fix-und-fertig Oszillatoren), der per externem 
Quarz die gewünschte Schwingfrequenz vorgegeben bekommt. Und wenn die 
Lastkapazitäten am (externen) Quarz zu groß/zu klein sind, schwingt 
nichts. Deshalb steht sehr wohl im Datenblatt was dazu.

So, jetzt habt ihr mich auch soweit :)

[www.atmel.com/atmel/acrobat/doc2503.pdf]

Auf Seite 26 steht das in der rechten Tabellenspalte.

Autor: Michael Leusink (hasimaus)
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Hallo,

@Frank S.
Danke das Du das Datenblatt besorgt hast. Auf der genannten Seite kann 
man lesen "The optimal value of the capacitors depends on the crystal or 
resonator in use, the amount of stray capacitance, and the 
electromagnetic noise of the environment. Some initial guidelines for 
choosing capacitors for use with crystals are given in Table 4. For 
ceramic resonators, the
capacitor values given by the manufacturer should be used."

Die Wert in der Tabelle sind dann 12pF - 22pF. Das entspricht eben den 
typischen Werten, die auch von den Quarz Herstellern empfohlen werden.

Die Kapazität wird durch den Quarz bestimmt. Der interne Oszillator 
bestimmt durch seine Verstärkung den Frequenzbereich, z.B. 10MHz-20MHz. 
Deshalb gibt es auch unterschiedliche Oszillatorenzellen für 
verschiedene Frequenzbereiche. An einen 32kHz Oszillator kann man keine 
10MHz anschließen und umgekehrt.

Maxim hat über Quarze sehr interessante AppNotes
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/2127
http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/58

Gruß

Autor: Frank S. (tic226)
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Natürlich völlig richtig.

Ich denke aber, der TO (er schreibt was von Oberwellen wegfiltern, läßt 
vermuten, dass es nicht um die Exaktheit der Frequenz geht sondern dass 
es einfach nur "läuft") will einfach nur seinen ATMega32 zum laufen 
kriegen. Da muss man nicht unbedingt auf den pF genau berechnen, wie 
groß die Kondensatoren sein sollten. Mit ner Kapazität zwischen 12 und 
22pF wirds funktionieren. Wie genau (in ppm) ist ne andere Geschichte.
Die links zu maxim sind übrigens sehr interessant, werde ich mir morgen 
mal zu Gemüte führen.

off topic:

Der hamster (TO) könnte auch nen Quarzoszillator nehmen, der hat die 
Kondensatoren ja schon "on board" und schwingt sauber.. ;-)

Autor: Peter R. (pnu)
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Zur Klärung:

Eine Aufgabe der Kondensatoren ist es, mit dem Oszillator im Kontroller 
die Oszillatorschaltung zu bilden. Atmel gibt dafür einen Kapazitätswert 
an, der bei den üblichen Quarz-Bauformen ein Schwingen wahrscheinlich 
macht (so etwa 12pF bis 22 pF, je nach Kontroller und Frequenz).

Bei einem Kontroller-Taktquarz hält man üblicherweise den Wert ein, der 
vom Hersteller des Kotrollers vorgeschlagen ist. Ist vom Hersteller des 
Quarzes eine andere Kapazität angegeben, macht sich das in einer 
Frequenzablage bemerkbar, die meist unter 1/1000 der Sollfrquenz liegt 
und beim Betrieb als Taktquarz für Kontroller unerheblich ist.

Übrigens:
die Kondensatoren haben nichts mit "Oberwellen wegfiltern" zu tun.

Nur in Ausnahmefällen bringt man den Quarz mittels dieser Kondensatoren 
zum Schwingen auf der 3.Harmonischen anstatt auf der Grundwelle

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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...es schadet aber (gerade bei Anfängern) nicht, früh für etwas 
Verständnis der Materie zu sorgen.

Nicht wahr, Frank S.? :-))

(Auch Dir wir es nicht mal "in Ausnahmefällen" gelingen einen Quarz mit 
Kondensatoren auf die 3. Oberwelle zu ziehen - oder kurz mit Deinen 
Worten: "Quatsch")

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Peter R. schrieb:
> Nur in Ausnahmefällen bringt man den Quarz mittels dieser Kondensatoren
>
> zum Schwingen auf der 3.Harmonischen anstatt auf der Grundwelle

So einfach ist das aber nicht. Da must du schon ein LC Schwingkreis der 
ungefähr auf die Oberwelle die du haben willst mit einbauen. Nur mit den 
beiden Kondensatoren klappt das nicht.

Autor: Frank S. (tic226)
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Stefan Wimmer:

Das mit der 3. Oberwelle und den Kondensatoren kommt aber nicht von 
mir..

Habe garkein Interesse daran, einen 12MHz Quarz auf die 3.Oberwelle zu 
"ziehen", bei mir schwingen 12MHz Quarze auf der Grundwelle :-)


"...es schadet aber (gerade bei Anfängern) nicht, früh für etwas
Verständnis der Materie zu sorgen."

Klar, der TO möchte zwar nur seinen Controller zum laufen bekommen aber 
klar, schick ihn ruhig erstmal durch die Wueste.

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

wenn man sich 10 Beschaltungen für den Quarz an AVRs in Netz anschaut, 
findet man 9, wo 22pF benutzt worden.

Wenn ich jetzt nun nur 12pF hätte, dann dann würde ich die nehmen und 
wenn ich mir ganz unsicher wäre, eben je 2 parallel, das wären dann 24pF 
und näher an den 22pF, die die meisten anderen nehmen.

Schwingen wird es mit ziemlicher Sicherheit auch mit 12pF.

Über den Zweck und die Berechnung würde ich mich informieren, wenn ich 
a) gerade Langeweile hätte (Quarzkochbuch sollte ein gutes 
Google-Suchwort sein) oder das Ding nicht anschwingen will.

PS: wenn man garnichts hat und unbedingt wissen will, ob das Ding 
schwingt, sollte man ein passenden Weltempfänger zur Hand haben, 
irgendwein 4,95 Teil reicht, solange die Kurzwelle möglichst durchgehend 
abstimmbar ist.

AVR-Schalt einschalten, Radio dicht daneben und um die 12MHz abstimmen, 
da muß ein starker Träger auftauchen, der verschindet, wenn man den AVR 
abschaltet.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: hamster (Gast)
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hi nochmal

wow hier gehts ja drunter und drüber :)

naja danke für die antworten jedenfalls, habe mir gerade die alle 
durchgelesen.

hab ich das jez richtig verstanden, die kondensatoren sind nicht dafür 
das um die oberwellen wegzumachen? srry ich kenn mich da genau gar net 
aus, weil ich mit sowas normalerweise nicht zu tun habe...

und irgendwer schrieb, dass AREF nicht auf VCC gehängt gehört? warum 
nicht? die platine funktioniert wunderbar

mfg

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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...na dann wähle in Deinem Programm mal eine andere Referenz (als VCC) 
für den ADC (und wundere Dich bitte nicht über stellenweise erhöhte 
Wärmeentwicklung im AVR)...

Autor: hamster (Gast)
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und für was sollte ich das? ich brauch zwar nen adc aber der 
funktioniert ohne probleme wunderbar^^

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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...na dann ist ja alles in Ordnung...

Autor: hamster (Gast)
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eben :)

deshalb versteh ich nich ganz warum das nich passen  soll aber egal^^

mehr würd mich intressieren was die kondensatoren denn nun wirklich 
bringen?

Autor: Sönke O. (soenio)
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http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...
Dort steht was im Kapitel 5. Also Formel und wie die Beschaltung für die 
Takterzeugung im inneren eines AVR aufgebaut ist.

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

vielleicht auch interessant.

Wegen der ARef Beschaltung:

http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutori...

Lese mal was dort unter Referenzspannung AREF steht. ARef sollte nie mit 
VCC (Versorgungsspannung) und GND verbunden werden. Entweder mit einer 
Referenzspannung die zwischen GND und VCC liegt, oder nur mit einem 
100nF gegen GND geblockt werden. (Siehe Schaltplan im Link)

Wenn ARef mit VCC verbunden wird und die ARef Spannung wird z.B. Intern 
auf 2,56V geändert, geht dein µC flöten.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>mehr würd mich intressieren was die kondensatoren denn nun wirklich
>bringen?

Sie werden benötigt, um die zum Schwingen gebrauchte Phasendrehung von 
360° zu erzeugen. Der eingebaute Pierce-Oszillator bringt dir rund 180°, 
die restlichen 180° bringen dir die Bürde-Kondensatoren.

Siehe auch:

Beitrag "Re: Quarz an XTAL - Kondensatoren unbedingt erforderlich?"

Kai Klaas

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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hamster schrieb:
> mehr würd mich intressieren was die kondensatoren denn nun wirklich bringen?

...Du weist aber schon, wie man den oben geposteten Links folgt??
Lesen bildet!

Autor: Peterle Anonym (Firma: keine) (wanderameise)
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zum betreiben eines externen quarzes ist ein wechselfeld nötig oder? 
dieses erzeugt der µC, wobei die eingenfrequenz des quarzes (crystal) 
mit der des feldes übereinstimmen muss. habe ich das so richtig 
verstanden?

Autor: hamster (Gast)
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hey danke für die antworten, echt intressant was man da alles machen 
kann!!

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