Hallo, ich möchte für ein Projekt ATmega16M1-Microcontroller verwenden, die mit eingebautem CAN-Controller. Fürs CAN werde ich mit dem RC-Oszillator nicht auskommen, daher bin ich auf der Suche nach einem KLEINEN Quarz, da die Platzverhältnisse äußerst beengt sind. Außerdem muss ich Strom sparen. CAN selbst kann eigentlich sehr langsam laufen, unter 100 KHz. Aber von der Baugröße her habe ich keinen Quarz unter 10 MHz gefunden, der passen würde. Diesen hier finde ich von der Größe her OK: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=535-10261-1-ND Jetzt habe ich hier im Forum allerdings Horrorgeschichten gehört von wegen so ein Quarz kann nicht genug Leistung ab (in diesem Fall 100µW max, 10µW typical), und bei der Dimensionierung der Kondensatoren kenn ich mich überhaupt nicht mehr aus. Das Datenblatt des ATmega nennt 22 pF als Obergrenze, die Application Note AVR042 spricht von 22 - 30 pF. Laut der Formel aus der AN sollten an diesen Quarz (CL 18 pF) doch C = 2*CL - CS = 2 * 18 - 10 = 26 pF dran, oder? Soll ich den Quarz (CL 18 pF) nehmen und 22 pF dranhängen, oder lieber 27 pF, oder einen ganz anderen Quarz? Eine niedrigere Frequenz wäre zwecks Strom sparen durchaus wünschenswert.
nimm einfach nen Quarzoszilator, die gibts auch in der Größe, da brauchst du dich auch nicht um die Kondensatoren kümmern
Sein Ziel war jetzt aber doch irgendwie Strom zu sparen.... Die Kondensatorangaben sind Richtwerte, im Zweifle muss man probieren, habe aber festgestellt das der genaue Wert nun auch nicht so kritisch ist,
Die Belastung des Quarzes ist sehr von der Betriebsart abhängig. bei gegebener Oszillatorspannung ist die Belastung bei Serienresonanz am höchsten. Da kann man einen Stimmgabelquarz (32kHz) bei 12V Betriebsspannung killen. Je kleiner man die Lastkapazität aber macht, desto geringer wird die Quarzbelastung, also einen Quarz wählen, der für kleines Last-C abgeglichen ist, oder bei Mikrokontrollerbetrieb, wo Abweichungen von 100ppm nichts ausmachen, einfach mit relativ kleinem Last-C arbeiten. Gehe also mit der Kapazität in der Oszillatorschaltung so weit wie möglich in Richtung kleineres C. Oder schalte den Oszillator (fuses) auf möglichst niedrige Arbeitsfrequenz (da hat der Oszi weniger power) und verzichte auf full swing. Dann wächst allerdings das Risiko, dass der Oszi an der Grenze des Arbeitsbereiches (Temperatur, Spannung, Streuexemplar) Probleme macht.
Und vergiß bei den Kondensatoren nicht die Leiterbahnkapazitäten abzuziehen ...
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Hm, also der µC arbeitet mit 3,3 V, ich denke der interne Oszillator arbeitet mit dieser Spannung? Was meinst du mit kleineres C? Also eher 22 pF als 27? Tja, die Leiterbahnkapazitäten... Wie schätze ich die denn ab? Ich häng mal einen Ausschnitt der Platine an, damit man sieht wie eng es zugeht. Auf TOP habe ich eine Massefläche, auf BOTTOM 3,3V.
Bei 3,3 V hätte ich keine Angst, wenn eine Lastkapazität von 22pF wirksam ist. Die entsteht aber erst aus der Reihenschaltung von C3 und C5, die dürften also zusammen mit der Zuleitungskapazität je 44pF betragen. (C3 und C5 liegen ja, vom Quarz her gesehen, in Reihe). also mit C3 = C5 = 22pF oder gar 18pF ist man auf der sicheren Seite. Wenn der Quarz für ein CLast von 22 pF hergestellt ist, hat er dann zwar einen Frequenzfehler von ca. 100ppm, aber für Mikrokontroller macht das Nichts aus. Die Zuleitungen des Quarzes dürften zwar hinreichend kurz sein, ganz optimal sind sie aber nicht. Die Leiterkapazität hängt von der Dicke der Leiterplatte und von der Breite der Leiterbahn ab. Hier würde ich so 5 pF je cm schätzen. Cein des Kontrollers ist auch so um die 5 pF, man könnte sich fast C3 und C5 sparen. (deshalb auch das "ganz optimal nicht")
Ich habe mehrere Platinen, ich hab extra die schlimmste genommen ;) Die Leiterbahnlänge liegt bei 11 bzw. 13 mm, Breite ist 6 mil. Wären ca. 6 pF jeweils. Die liegen ja auch in Reihe, oder? Das wären dann ca. 3 pF insgesamt für die Leitungen. Was mach ich jetzt mit der Kapazität der Pins? 2 * 5 dazuzählen? Also zweimal 6+5 in Reihe? Wären dann insgesamt so 5 bis 6 pF. Da brauch ich die 2*22 pF aber schon, um auf 18 zu kommen?
Also, bei einem der beiden Kondensatoren ergibt sich : Cein + Cleitg + Ckond = 5pF + 6pF +22 pF = 33 pF. Der Quarz "sieht" davon nur die Hälfte, da beide Kondensatoren in Reihe geschaltet sind. Die Obergrenze von C = 30 pF in der AN042 spielt aber nur bei den höchsten einsetzbaren Quarzfrequenzen eine Rolle, so bei 16 MHz. Je tiefer die Frequenz des Quarzes ist desto größer ist der Spielraum zu größeren C's. Ab 12MHz abwärts würde ich mir keine Sorge mehr machen, dass das Gesamt-C zu groß wäre.
Ach so, zu groß? Ich dachte eher zu klein, weil der Quarz 18pF haben will... Aber gut zu wissen, ich habe schon mit dem Gedanken gespielt, gleich auf 16 statt auf 12 MHz zu gehen. Zusammenfassung: ATmega16 + 12 MHz Quarz (18 pF) + 22 pF Kondensatoren sind OK?
Uff, großer Fehler: ATmegas schaffen bei 3,3 V ja gar nicht mehr als 8 MHz... Da ist der Quarz dann gleich doppelt so groß, geht halt nicht anders. Aber bin ich damit wieder an der Obergrenze oder gilt deine "von 12 MHz abwärts" Einschränkung auch hier?
Christian O. schrieb: > Jetzt habe ich hier im Forum allerdings Horrorgeschichten gehört von > wegen so ein Quarz kann nicht genug Leistung ab Da der 16M1 nur einen "low power" Oszillators besitzt, nicht wie andere Megas auch einen "full swing" Oszillator, taucht diese Frage nicht erst auf.
Christian O. schrieb: > Fürs CAN werde ich mit dem RC-Oszillator > nicht auskommen, daher bin ich auf der Suche nach einem KLEINEN Quarz, > da die Platzverhältnisse äußerst beengt sind. Denk mal Scharf nach, wozu die "stuff bits" im CAN-Signal da sind. Richtig! Resynchronisation nach gleichen Pegeln innerhalb von fünf aufeinanderfolgenden Bitzeiten. Auf die nun erzwungene Flanke kann man resynchronisieren. Der Quarz ist also unnötig. mfg mf
Mini Float schrieb: > Resynchronisation nach gleichen Pegeln nach fünf Bitzeiten. Auf die nun > erzwungene Flanke kann man resynchronisieren. Der Quarz ist also > unnötig. Für bis zu 125kb/s ist gemäss Bosch bei bestimmten Rahmenbedingungen (bestimmte Bitparametereinstellungen, max. 40m) eine Abweichung von maximal 1,58% zulässig, sonst wird i.d.R. 0,5% genannt. Für den R/C-Oszillator ist das zu eng. Für einen Keramikschwinger reicht es jedoch.
Christian O. schrieb: > Ach so, zu groß? Ich dachte eher zu klein, weil der Quarz 18pF haben > will... Nee, der Quarz will garnix haben. Der nicht. Sondern der Oszillator braucht ein bissel C - mehr oder weniger um nicht wild zu schwingen, sondern brav auf der Quarzfrequenz. Wenn man das mal im 'Zeitbereich' sieht, dann so: Der C am Ausgang soll das dU/dT des Ausganges dezent reduzieren und der C am Eingang soll all das ein bissel wegdämpfen, was außerhalb der Resonanz des Quarzes vom Ausgang rüberkommt. Ist mal ohne Betrachtung der Phasendrehungen so gesagt. Also, wenn dein Oszillator auch noch bei 10pF am Eingang bzw.Ausgang ordentlich schwingt und du Strom sparen willst, dann nimm auch nur 10pF. Einen Taktgenerator anzuschließen rate ich dir nicht, denn die kosten meist mehr Strom als der eingebaute Oszillator im uC. W.S.
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