Unterschied zwischen Low-Power Crystal Oscillator und Full-Swing Crystal Oscillator

[Martin (Gast)]

Hallo Leute!

Ich verwende gerade den ATMega88A-PU. Standardmäßig läuft dieser ja mit 
dem internen Oszillator 1MHz.
Jetzt möchte ich einen 16MHz Quarz anschließen und die Fusebits 
entsprechend setzen.
Im Datenblatt steht etwas von einem Low-Power Crystal Oscillator und 
einem Full-Swing Crystal Oscillator.

Ich denke, ich habe bei RS einen Standard-Quarz ausgewählt, der unten 
als Link angegeben ist. Aber ist dies nun ein Low-Power Crystal 
Oscillator oder ein Full-Swing Crystal Oscillator?
Bzw. warum ist hier eine Unterscheidung notwendig?

http://at.rs-online.com/web/p/quarzmodule/6938819

Im Datenblatt habe ich keinen Hinweis darauf gefunden.

Vielen Dank im Voraus.
Schöne Grüße
Martin

[(prx) A. K. (prx)]

Dem Quarz ist das egal, jenseits der schwachbrüstigen Uhrenquarze. Aber 
dem AVR ist es nicht egal, ob du bei höheren Frequenzen versehentlich 
noch den dafür nicht vorgesehenen low-power Modus verwendest.

Soll heissen: Es geht dabei weniger um den Quarz als um die Betriebsart 
des Oszillators, und damit um dessen Stromverbrauch - und ein wenig auch 
um dessen Stabilität. Im low-power Modus reagiert er sensibler auf 
Störungen.

Und wenn du etwas tiefer in den AVR reinblickst wirst du vielleicht 
entdecken, dass Atmel bei 16MHz den full-swing Modus vorschreibt. So 
wars zumindest bei ein paar anderen AVRs.

[Purzel H. (hacky)]

Bei den oberen Frequenzen, und wenn man etwas Externes treiben will 
benoetigt man den Full swing mode des Oszillators.

[Martin (Gast)]

Hallo A. K.!

Vielen Dank für deine Antwort, jetzt ist mir wieder einiges klar 
geworden.
Beim ATMega88A-PU wird bei 20MHz der Full Swing vorgeschrieben.

Schöne Grüße
Martin

[c-hater (Gast)]

Martin schrieb:

> Beim ATMega88A-PU wird bei 20MHz der Full Swing vorgeschrieben.

Nicht wirklich. Ja klar, in den angegebenen Bereichen scheint bei 16MHz 
Schluß zu sein. Aber genauso wie man nicht zwingend in den nächsten 
Bereich wechseln muß, wenn man statt 2.999.999Hz einen Quarz mit 
3.000.001 Hz verwendet, nur weil die Tabelle halt die Grenze der beiden 
Bereiche bei 3.000.000Hz zieht ist bei 16MHz natürlich auch nicht 
wirklich Schluß.

Die angegebenen Bereiche sind also nur als grobe Richtwerte zu 
verstehen, eine vereinfachte Darstellung der Realität.

Tatsächlich läuft der LP-Oszillator auch bei 20MHz sehr zuverlässig, 
wenn die Bürde-Kapazitäten zum Quarz passen. Mit dem 
Fullswing-Oszillator hat man nur eine größere Toleranz gegenüber groben 
Fehlanpassungen, die bei einer ordentlichen Entwicklung eigentlich 
überhaupt vorkommen sollten.

Übrigens gibt es ein einfaches Mittel, um die Sachlage bei Bauelementen 
zweifelhafter Herkunft (also alles ohne Datenblatt) zu prüfen: Einfach 
die Amplitude der Schwingung an XTAL1 messen (mit einem ausreichend 
hochohmigen Oszi).

Ab ca. 0.7Vpp läuft der AVR, wenn auch mit teilweisen 
Ausfallerscheinungen durch den teils extremen Jitter in Form des 
Ausfalls einzelner Takte. Übrigens sehr interessant, sich die Art der 
Funktionsausfälle mal genauer anzuschauen...

Wie auch immer: 2Vpp oder mehr und alles ist zuverlässig gut. Wenn die 
Spannung unter diesen 2Vpp liegt, dann sind die Bürdekapazitäten falsch 
gewählt, sie passen nicht zum Quarz. Bei den handelsüblichen 
20MHz-Quarzen sind sie mit 22pF meist viel zu hoch gewählt. Die brauchen 
eher was bei 12..15pF.

Übrigens leidet dadurch der FullSwing-Oszillator natürlich genauso und 
ist dann eben auch keiner mehr. Nur ist seine Amplitude halt doch immer 
höher als die des LowPower-Oszillators und deswegen geht's noch. 
Vielleicht aber auch nur gerade noch so...

Für Bastler wäre deshalb mein Rat: solange Bürdekapazitäten tauschen, 
bis es auch mit dem LowPower-Oszillator zuverlässig funktioniert. Dann 
auf FullSwing konfigurieren. Es sei denn, man plant eine Anwendung, bei 
der die Quarz-Alterung eine nennenswerte Rolle spielt (also z.B.: eine 
Uhr) oder irgendwas, bei dem es auf minimalen Energieverbrauch ankommt. 
Wobei in letzterem Fall bei typischen Bastlerprojekten auch nur sehr 
selten der Energieverbrauch des Oszillators wirklich relevant wird...