Quarz - richtige Anordnung

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz

Ich würde Mitte links bevorzugen, wenn keine Massefläche vorhanden.

Martin

Und interessant ist, was jetzt dann noch über die Masseleitung donnert. 
Mit ein wenig Glück im Layout werden dann darüber 3 kräftige Zugmagnete 
ohne Freilaufdioden geschaltet, oder ein paar Schütze, oder Motoren....
Dann ist der Takt garantiert versaut.

Martin B. schrieb:
> Ich würde Mitte links bevorzugen,
Wobei ich mich frage: woher nimmt man 22pF Kondensatoren mit 5mm Raster?
> wenn keine Massefläche vorhanden.
Und ich würde die Massefläche ausschneiden, wenn eine vorhanden. Aber 
das steht ja schon im verlinkten Beitrag...

Anja schrieb:
>> Wobei ich mich frage: woher nimmt man 22pF Kondensatoren mit 5mm Raster?
> Aus der Militärtechnik: CK05BX220K
Der sieht aber auch aus, wie wenn ihm 2,5mm lieber wären...  ;-)
Und es wird langsam eng:

1

Verfügbare Menge: Nicht mehr lieferbar, Produkt abgekündigt

Oder man könnte gleich die axiale Varinate nehmen:
http://www.tedss.com/2020025598

Der Quarz und die beiden Kondensatoren bilden einen Ring, in dem der 
größte Strom fließt.
Der sollte die geringste Öffnung haben, damit die 
Abstrahlung/Einstrahlung per Magnetfeld dieser Masche ein Minimum ist.

Andererseits sollte die Fläche der Leitung vom Oszillator-Eingang zum 
Quarz möglichst klein sein, denn die kann kapazitiv Störsignale 
einfangen

Nur die Schaltung mitte rechts ragt da etwas heraus, wegen der langen 
Masseschleife.

Aber bei keinem der Vorschläge hätte ich etwas zu meckern.

Müssen es die  großen MIL-Kondensatoren sein? Ansonsten wären SMD 
wesentlich besser.

Hey,

ich weiß, dass ich mit dieser Fragerei nerve.
Doch layoute ich gerade mein erstes Board und ich will da einfach keine
Fehler machen :) Ich hoffe, ihr könnt mich da etwas verstehen :)

In den angehängten Bild habe ich die Leiterbahnen, bei dennen ich
Probleme sehe, rot markiert.

Grundsätzlich ist es doch negativ, wenn ein Signal unter einem Quarz
lang muss. Deswegen sind doch die Layouts, in dennen der Quarz längst
angeordnet sind, nicht so gut, richtig? Dazu gehört ja die gesamten
linke Spalte und oben rechts.
Bei den beiden anderen stört mich, dass die Leiterbahnen zu dem Quarz
eine komplett unterschiedliche Länge haben. Sollten die nicht in etwa
gleich lang sein? Bei 'Mitte rechts' kommt noch hinzu, dass die obige
"Brücke" ja auch nicht sooo toll ist, oder?

Ich will mich jetzt nicht an so einem vielleicht unwichtigen quatsch
aufhalten, nur wenn ich etwas mache, würde ich es gerne richtig machen
:)

Liebe Grüße qinomo ak Erbsenzähler.

Erbsenzähler schrieb:
> Ich frage mich nur gerade, ob der untere C so nah am Quarz sitzen kann.

Das ist eher eine optimale Lösung:
Die Kondensatoren zwischen den beiden Quarzpins.

Da muss man ja daran denken, dass der Quarz auf der anderen Seite der 
Platine sitzt, dass also durch die Platine für ausreichenden Abstand 
zwischen Quarz und C's gesorgt ist.

> Da muss man ja daran denken, dass der Quarz auf der anderen Seite der
> Platine sitzt, dass also durch die Platine für ausreichenden Abstand
> zwischen Quarz und C's gesorgt ist.

Die soll einseitig werden :/

Ach wie dem auch sei.
Ich bleibe wohl bei der Anordnung, die man in dem angehängten Bild 
sieht.
Danke!

So mach ich das immer.

Werner LM schrieb:
> Ach wie dem auch sei.
> Ich bleibe wohl bei der Anordnung, die man in dem angehängten Bild
> sieht.
> Danke!

deine Abstände! lass doch mal wenigstens mehr als nur 0.1mm platz 
zwischen den Bauteilen und denk dran das beim löten/backen das 
flussmittel fließt.
geh am besten mit allem ein wenig nach links und vergrößer den abstand 
des C2/C1 zum chip.

Stimmt! Danke dir. Darauf habe ich garnicht mehr geachtet :)

und eigentlich kommt ERST das Quarz dann die Kondensatoren! (siehe bild 
von mir)

Sven S. schrieb:
> und eigentlich kommt ERST das Quarz dann die Kondensatoren!
Warum?

Und: wohin gehen die Vias in deinem Beispiel? Auf "die" Masse?
Falls ja: wie kommt der Strom von dort zum Massen vom uC?

Klar kannst du jetzt sagen: geht doch. Aber dann frage ich dich nach dem 
EMV Verhalten deines Layouts (Störstrahlung und -empfindlichkeit) bei 
höheren Frequenzen als die "üblichen" 10-20MHz...


BTW: es ist der Quarz, der schwingt.

> Und: wohin gehen die Vias in deinem Beispiel? Auf "die" Masse?
> Falls ja: wie kommt der Strom von dort zum Massen vom uC?

Ist die Frage an mich gerichtet?

Die Kondensatoren gehen an die Masse-Layer über die Vias.
Das Quarz soll nicht deine Masse Layer vollschwingen und genau darum 
gehts:

http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/APPLICATION_NOTE/CD00221665.pdf

Chip <-> Quarz <-> Kondensatoren <-> Masse

Ein Abblocken wird ebenfalls durch das Platzieren der CL's an das Ende 
der Kette erreicht.
Auf Seite 9 siehst du ja nochmal die Beschaltung.
Die Masse geht über die Kondensatoren an den Quarz nicht über den Quarz 
an die Kondensatoren.

Ist nicht relevant? Dachte ich damals auch bis ich bei 25Mhz/50Mhz immer 
Probleme bekommen hatte. Seit dem mach ich das nur noch so.

Ich seh schon, das startet gleich ne perverse Diskussion bis ins 
esotherische :D

Nein das ist schon ok wie du es hattest, mach nur mehr Abstände. Bei dir 
ist das nicht übertragbar, da deine Groundleitung nicht direkt in einer 
Groundlayer verschwindet sondern am µC hängt.
Du hast jetzt eine Antenne gebaut. :-D

Ich hab dein Bild mal bemalt um dir zu zeigen was ich meine

Sven S. schrieb:
> Ich hab dein Bild mal bemalt um dir zu zeigen was ich meine
Aber genau mit dieser Masseführung hast du doch die Kondensatorströme 
jetzt auf der Masse, die natürlich ein sauberer Flächenstrahler ist.

Und zudem hast du an der Durchkontaktierung einen Impedanzsprung, der 
dafür sorgt, dass genau das passiert, was du im Bild rechts 
eingezeichnet hast: die Energie sucht sich einen anderen Weg und 
diffundiert in die Luft...

Bezieh in deine Betrachtungen mal den Oszillator mit ein, also das 
Innere des ICs. Wenn am OSCout ein Strom rauskommt, wohin geht dieser 
Strom zwingend zurück, wenn jeder Stromkreis geschlossen ist, wie er es 
sein muss?

Sven S. schrieb:
> Chip <-> Quarz <-> Kondensatoren <-> Masse
Das ist noch kein Stromkreis. Wo geht der Strom von der Masse aus also 
hin? Den kürzesten Weg: direkt zum nächsten Massepin, dann zum "Chip", 
und dann ist der Stromkreis geschlossen.

> Das Quarz soll nicht deine Masse Layer vollschwingen und genau darum
> gehts:
> http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES...
In verlinkten Beispiel ist offenbar ein uralter Chip aufgeführt, der 
nicht (wie heutige ICs) einen Massepin direkt neben den 
Oszillatorpins hat. Dieses Dreierpärchen (OSCin, OSCout und GND) findest 
du sogar beim STM8 und natürlich beim STM32. Im verlinkten ST-Dokument 
ist im Bild 7 zudem eine lokale Massefläche für und um den Oszillator 
gezeichnet. Und diese Massefläche gehört an den nächsten Massepin. Im 
Weiteren ist dieses Bild hübsch idealisiert, denn es es ist m.E. relativ 
schwer, zwischen 2 Pins im Raster 0,5mm noch eine Masseleiterbahn 
durchzuführen...   :-o

> Ein Abblocken wird ebenfalls durch das Platzieren der CL's an das Ende
> der Kette erreicht.
Diese CL Kondensatoren (= Ballastkondensatoren/Lastkondensatoren) sind 
mitnichten Blockkondensatoren, sondern funktionaler Bestandteil des 
Oszillators...

> Ich seh schon, das startet gleich ne perverse Diskussion bis ins
> esotherische :D
Muss nicht sein. Es darf jeder seine Argumente vorbringen, und irgendwie 
machen muss es letztlich Erbse...   ;-)

Meine Erkenntnisse aus einigen Seriendesigns und MV Messungen findest du 
schon ganz oben als zweiten Post... ;-)

Dreh am besten C6 noch um, sodass der PIN zur Masse näher am Massepin 
des µC liegt. Dadurch wird der Stromkreis noch weiter verkleinert, denn 
der Strom muss nicht um den Oszi rumfließen.

Lucas K. schrieb:
> Dreh am besten C6 noch um
Ja, genau so, dass das rechte Bild aus aussieht wie das linke...   ;-)

Erbse schrieb:
> hier nochmal zwei Layouts.
Die Ströme sind im linken Bild noch falsch eingezeichnet: von C6 nach C9 
fließen die Ströme zum Massepin vom uC (denn von dort kommen sie ja 
auch). Und hier wirds interessant: was fließt dort sonst noch? Mit ein 
wenig Glück: ein Strom von 3 A und 200kHz mit steilen Flanken quer durch 
von links nach rechts?

Fazit (wie auch im verlinkten PDF von ST angegeben):
mach eine lokale Massefläche für den Oszillator, um den 
Oszillatorkreis frei von Störungen und die Umgebung frei von 
Oszillationen zu halten. Diese Massefläche wird am uC-Pin mit der 
"restlichen" Masse verbunden.

Mach doch mal jemand ein Referenz Beispiel Bild für Erbse.

Nur noch mal so als Info:
Man sollte den µC wie den Oszi als Störquelle ansehen. auch wenn wir nur 
mit <3,3V hier arbeiten, die hohen Frequenzen, steilen Flanken die in µS 
von 0 auf 3V schießen, das ist Energie!

Deswegen sollte man wirklich bei allen Stromversorgungen (VSS/VDD) immer 
dran denken diese richtig abzublocken gegen 100nf + 10nf.

Ich weiß, dank des Atmels sind wir ziemlich verwöhnt was diese EMV Dinge 
angeht aber sobald es mehr sein soll, sind das zu beachtende Faktoren 
die ein große Rolle spielen.

Ich kenne einen wirklich guten Layouter mit 30 Jahren Erfahrung auf dem 
Buckel, er ist auch bei Conti & Co eine wirklich angesehene Person, wenn 
ich Fragen habe, dann bin ich immer erstaunt wie viel ich von diesem 
Mann noch lernen kann. (www.ferger-elektronik.de)

Sven S. schrieb:
> Mach doch mal jemand ein Referenz Beispiel Bild für Erbse.
Mein Referenzbeispiel ist samt Hintergrund dort im 
Beitrag "Re: Quarz - richtige Anordnung" verlinkt...

Erbse genauso wie du das gerade machst, hat jeder andere auch 
angefangen, wenn er vorher keine Ausbildung in die Richtung genossen 
hat.

Ingenieure frisch aus der Uni, sind meistens genauso Ahnungslos und 
Praxisfrei.

Am besten lernt man durch den Try&Error Effekt. Wenn du dir aber bspw. 
beim FED & co. die ganzen Seminarunterlagen durchliest, minimierst du 
das "Error".

Signale sind halt Signale und sobald es in Richtung Hochfrequenz geht, 
treten Effekte auf die man so nicht bedacht hätte.

Ich empfehle dir die Elektor und die Elektronik & Design, dort gab es 
mal eine Serie über das Layouten, vielleicht findest du einen Weg, diese 
Hefte nachzubestellen.

Es gibt auch Bücher "Layout mit Eagle" etc.

Dort wird auch ein bisschen zu erzählt.

Wenn ein Student zu mir kommt um sein Board Inbetriebzunehmen, dann 
passiert es schon oft, das es garnicht funktioniert --> eben wegen 
diesen Effekten, die es gern mal im MHz Bereich gibt.

Erbse schrieb:
>> Ich kenne einen wirklich guten Layouter mit 30 Jahren Erfahrung
> Wohl ein 6er im Lotto :)
Nur, wenn es nicht 30 Jahre altes Wissen ist...   ;-)

> Um zu prüfen, ob ich es auch wirklich verstanden habe:
> Es wird eine Extra-Massefläche nur für den Quarz und den beiden
> Kondensatoren angelegt, die aber nicht direkt mit der Masse verbunden
> ist, sondern direkt zum GND Pin des µC gelegt wird?
Ja, genauso ist es. Damit schlägst du 2 Fliegen mit 1 Klappe:
1. die HF vom Oszillator bleibt hübsch kompakt und geistert nicht auf 
der ganzen "Massefläche" herum.
2. koppeln keine Störungen in den sensiblen Oszillator ein. Iimmerhin 
sind die Amplituden da nur im 100mV-Bereich.

Aber zudem solltest du trotzdem keine steilflankigen Signale oder 
Leistungsström unter dem Oszillator durchrouten.

Erbse schrieb:
> Wie also gehe ich am effektivsten vor? :/
So nicht:
> Ich will ja nicht alles geliefert bekommen, sondern es selbst schaffen.
Du kaufst doch deinen Kupferdraht auch fertig und schlägst nicht erst 
das Erz aus der Erde, um danach Kupfer zu schmelzen, das wieder 
ausgewalzt und gezogen wird, um hinterher mit einer Plastikhülle 
versehen zu werden.

Kurz: du musst nicht jeden Fehler selber machen! Dein Leben ist dafür 
sowieso zu kurz. Sinnvollerweise siehst du dir an, wie andere das machen 
und versuchst das zu verstehen. Und wenn dir alle Argumente 
einleuchten, dann hast du es kapiert. Dann kannst du auch abschätzen, ob 
unter den Tipps ein madiger ist...

Aber interessant (zumindest für mich) an der Sache ist doch gar nicht,
WIE man es machen soll, sondern WARUM man es so machen soll.

Das "damit er nicht so viel abstrahlt" ist ein WIE. Aber der Knackpunkt 
ist doch: WARUM strahlt er dann nicht so viel? Oder: WARUM strahlt er 
sonst mehr?

Seite: 7

http://www.ti.com/lit/an/slaa322b/slaa322b.pdf

Perfekter guide !

Seite 8

http://www.freescale.com/files/32bit/doc/app_note/AN2500.pdf

hier noch ein super Dokument von NXP!

http://www.nxp.com/documents/application_note/AN10897.pdf

das beantwortet wirklich viele fragen!

Lothar Miller schrieb:
> Und zudem hast du an der Durchkontaktierung einen Impedanzsprung, der
> dafür sorgt, dass genau das passiert, was du im Bild rechts
> eingezeichnet hast: die Energie sucht sich einen anderen Weg und
> diffundiert in die Luft...

Über welche Wellenlänge reden wir eigentlich?
10MHz das ssind 30 Meter!! Da ist das Layout und die Leiterbahnlängen 
noch ziemlich unkritisch.

Leute seit doch nicht päpstlicher als der Papst.

Alle Layouts werden zuverlässig funktionieren. Das einzige was ich 
machen würde, wäre auf der Oberseite eine Massefläche anordnen, an 
welche sämtliche Masseanschlüsse kontaktiert sind und auch das Gehäuse 
des Quarzes.

Ralph Berres