mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik I2C RTC, Uhrenquarz und Lastkapazität - Verwirrung pur


Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo ;-)

Ich habe vor eine PCF8583 einzusetzen. Möglichst ohne Abgleich. Die 
nötige Genauigkeit ist auch nicht hoch. 15min auf ein Jahr sind OK (ca 
30 ppm).

Ich versuche daher von der Lastkapazität direkt das optimale vorzusehen.

Also ins Datenblatt geschaut:
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCF8583.pdf

Quartz crystal parameters (f = 32.768 kHz):
Rs = max. 40kOhm
Cl = typ. 10pF.
Ctrim = 5...25 pF

Die Standardbeschaltung sieht den Quarz an OSCI/OSCO vor und einen 
Trimmer an OSCI gegen Vdd.
Ich interpretiere jetzt daraus, dass der Quarz 10pF haben soll und eben 
Rs = max 40kOhm.
Gibt es auch z.B. bei Reichelt ("0,032768"). Hat 10pF und 35kOhm.

Manche Leute sehen das aber jetzt als Aufforderung einen 10pF 
Kondensator an OSCI anzuschließen. Das dürfte ja wohl nicht korrekt 
sein, oder?

Jetzt gehts aber weiter. AppNote:
http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10301.pdf
Seite 10.

Dort steht für den PCF8583 eine "Targeted Load Capacitance" von 12.5pF.

Was sagt mir das nun?
Dass die Lastkapazität für den Pierce-Oszillator im PCF8583 eine 
Lastkapazität von 12,5pF sehen will? Das heißt die 10pF meines Quarzes + 
Streukapazität und Kondensatoren an OSCI/OSCO (Der für OSCI ist 
integriert und beträgt 25pF)?

Und wenn dem so ist, wie groß wähle ich dann den externen Kondensator an 
OSCI? Ganz weglassen?
Wenn ich an OSCI ebenfalls 25pF anschließe, sieht der Kondensator ja 
eine Lastkapazität von 25pF/2 = 12.5pF. Für eine Lastkapazität von 10pF 
würde man an OSCI ein 15pF Kondensator benutzen.
Aber was ist mit der Eingangskapazität am OSCI Eingang? Die ist ja 
irgendwie nirgendwo definiert. Muss man die nun berücksichtigen?

Oder soll ich etwa ein 12,5pF Quarz benutzen? Gibt es nämlich ebenfalls 
bei Reichelt.

EDIT: Entschuldigung. Kleiner Fehler: Der integrierte Kondensator sitzt 
an OSCO und hat 40pF. Für 10pF Last wären also an OSCI anzuschließen: ca 
13 pF, wenn ich richtig liege (ohne Streukapazitäten).

Fragen über Fragen. Eventuell kann mir da mal jemand ein kurzes 
Statement zu geben.

Autor: Peter R. (pnu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Rs max 40 kOhm , C1 10pF, C2 5...25 pF
Dies sind Angaben für die Oszillatorschaltung. Dabei ist Cein und Caus 
schon berücksichtigt.
Das sind Empfehlungen, von denen durchaus abgewichen werden darf. Wenn 
z.B Rs des Quarzes 25kOhm ist, kann C1 oder C2 auch um 50% größer sein.

>Lastkapazität
Diese Kapazität ist der Wert der sich zwischen den beiden 
Anschlusspunkten für den Quarz (ohne Quarz)rechnerisch ergibt. Er 
entsteht aus C1 und C2, der Ein- und Ausgangskapazität des IC und aus 
den Leiterbahnkapazitäten, ist also recht schwer zu berechnen. Man sieht 
es ja an deinen Fragen dazu. Deshalb nimmt man möglichst kurze Leitungen 
zum  Quarz, beim IC ist bei den Angaben zur Schaltung Cein und Caus 
schon berücksichtigt.

Im einfachsten Fall rechnet man nur mit C1 und C2.

Man kann  durchaus einen Quarz mit anderem CL an die Schaltung 
anschließen, sie wird trotzdem einwandfrei schwingen. Da der Quarz bei 
der Herstellung mit einem CL von 12,5 pF auf genaue Frequenz abgeglichen 
wird und die Schaltung mit C1 = 10pF einen kleineres CL zur Verfügung 
stellt, wird sich ein Frequenzfehler einstellen, der aber durch den 
Trimmer, oder besser per Software ausgeglichen werden kann.

Wenn ich durch die Vielzahl von Rechenmöglichkeiten durchblicke, die Du 
nennst, scheinen sie schon richtig zu sein, sind aber wegen der 
unbekannten Streukapazitäten wenig hilfreich.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Peter,

Danke erst mal für deine Antwort!

Wenn ich nun also ein Quarz mit CL = 10pF benutze, und der PCF8583 
bereits 40pF Lastkapazität besitzt (Ich nehme an, das ist dann die Summe 
aus parasitär + gewollte Kapazität), dann kann ich mit dem 5...25pF 
Trimmer also CL im Bereich

40 * 5 / (40+5) = 4,4 pF
40 * 25 / (40+25) = 15 pF

variieren. Der Quarz muss in meinem Falle also 10pF sehen. Das bedeutet, 
dass ich theoretisch irgendwo in der Mitte lande.
Bei Ctrim = 14pF lieg ich also bei CL = 10,4pF beispielsweise.

Praktischerweise würde ich etwas unter die 10pF gehen, da ich mit meinen 
Zuleitungen noch eine Kapazität habe (sind max. 2 x 3mm ca.). Ich 
vermute mal vielleicht so 1pF?

Mit dem öfter mal verbauten 10pF Kondensator komme ich auf 8pF CL. Da 
hätte man also noch 2pF Luft für parasitäres. Also macht der 10pF 
Kondensator durchaus Sinn.
Mit 12pF komme ich auf CL = 9,23pF. Also würde der Kondensator irgendwo 
hier in dem Bereich liegen.

Ich denke, so funktionierts.

Autor: Peter R. (pnu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jo das dürfte schon hinhauen.

Die Rechnung darf man aber nicht so ernst nehmen. Schließlich sind die 
Streukapazitäten der Leiterbahnen ja Unbekannte in der Rechnung. Stimmen 
wirds also nie.

Man baut halt die Schaltung auf und schaut, wie genau die Frequenz 
erreicht ist. Wenns der Trimmer dann mit der Feinkorrektur nicht 
schafft, muss man halt C1 oder C2 noch etwas ändern.

Btw: Woher stammen die 40 pF ? Das ist doch schon ein über den Daumen 
gepeilter Wert.

Parallel zu C1 liegen nach meiner Schätzung etwa 5 pF Eingangskapazität 
des IC und 5 pF Leitungskapazität, etwa der gleiche C-Wert von 10 pF 
parallel zu C2.
Das verträgt sich gerade noch mit der 12,5 pF-Angabe für CL.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCF8583.pdf

Seite 22.
Capacitance on OSCO pin: 40pF
an OSCI ist kein (interner) Kondensator angeschlossen. Steht auch so in 
der AppNote oben.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.