Uhrenquarz, 74HCT04 und LTspice

[Urs S. (horstelin)]

Hallöchen!

Ich versuche gerade in LTSpice eine Pierce- Oszillator zu simulieren, 
scheitere aber irgendwie an einer ewig langen Simulationszeit. Den Quarz 
habe ich irgendwo hier aus dem Forum, daran liegt es nicht sondern es 
muss irgendwas mit meinem 74HCT04 Modell zu tun haben. Simulationsdauer 
sind schon nur noch 10 Schritte, eigentlich sollte dass in Millisekunden 
simuliert sein :/

Vielleicht fällt wem etwas auf.

Danke!

MfG Urs

[isidor (Gast)]

Ohne deine Schaltung jetz selbst analysiert bzw simuliert zu
haben fällt auf dass es sich bei einem solchen Oszillator
mit einem HC (also nicht HCT-) Typen besser leben lässt.

Ausserdem wird der Quarz etwas mehr Energie aus dem Ausgang
des Gatters benötigen, üblich Schaltungen haben typische
Rückkopplungswiderstände von 1K bis 10K, sonst wird der
Eingang über den Quarz nicht ausreichend ausgesteuert.

[isidor (Gast)]

isidor schrieb:
> Rückkopplungswiderstände

gemeint ist R2 in deiner Schaltung

[Georg (Gast)]

isidor schrieb:
> mit einem HC (also nicht HCT-) Typen besser leben lässt.

Noch besser: HCU04.

Georg

[Gerd E. (robberknight)]

die spannungsparameter v, vhigh und vlow erscheinen mir für die 
74er-Serie suspekt.

Schade daß in LTSpice kein simulierter Rauch aus den Bauteilen 
aufsteigt...

[lrep (Gast)]

Urs S. schrieb:
> Simulationsdauer
> sind schon nur noch 10 Schritte,

Damit kannst du natürlich keine vernünftigen Ergebnisse erwarten.
Solche 32kHz-Quarze haben eine Güteziffer von vielleicht 80.000, d.h. 
auch im echten Leben dauert das Anschwingen einige Sekunden.

[Urs S. (horstelin)]

isidor schrieb:
> Ohne deine Schaltung jetz selbst analysiert bzw simuliert zu
> haben fällt auf dass es sich bei einem solchen Oszillator
> mit einem HC (also nicht HCT-) Typen besser leben lässt.
>
> Ausserdem wird der Quarz etwas mehr Energie aus dem Ausgang
> des Gatters benötigen, üblich Schaltungen haben typische
> Rückkopplungswiderstände von 1K bis 10K, sonst wird der
> Eingang über den Quarz nicht ausreichend ausgesteuert.

Gerade ausprobiert, 74HC04 verändert nichts an der Simulation, ich habe 
hier einen i5 Quadcore und der rechnet schon seit ner halben Stunde ohne 
Ergebnis

Gerd E. schrieb:
> die spannungsparameter v, vhigh und vlow erscheinen mir für die
> 74er-Serie suspekt.
>
> Schade daß in LTSpice kein simulierter Rauch aus den Bauteilen
> aufsteigt...

Die Parameter sind aus der ursprünglichen Simulation des Quarzes (dort 
wurde der Inverter über eine gesteuerte Quelle realisiert und haben bei 
mir keinen Effekt (habe sie gerade raus gelöscht).

lrep schrieb:
> Damit kannst du natürlich keine vernünftigen Ergebnisse erwarten.
> Solche 32kHz-Quarze haben eine Güteziffer von vielleicht 80.000, d.h.
> auch im echten Leben dauert das Anschwingen einige Sekunden.

Dass ist mir schon klar, nur wenn der Rechner schon 10 Timesteps nicht 
schafft, wie soll er dann tausende schaffen?

Während der Simulation wird folgendes unten in der Leiste angezeigt:

Damped Pseudo-Transient Analysis: 1.94451 time constants done. inter=8 
fill-ins:1

Dass Problem ist einfach, dass ich mich mit SPICE und vor allem den 
Libraries noch nicht genug auskenne. Ich vermute dass die Simulation 
versucht, einen Arbeitspunkt zu finden und damit quasi nie fertig wird.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

http://www.ukw-berichte.de/ukw-docs/zeitschr/inh_akt.html
Gunthard Kraus, DG 8 GB  Quarzoszillatoren-Simulation mit LTspice

[... (Gast)]

Die Genauigkeit und Lebensdauer eines 32768 Hz Quarzoszillators
in Verbindung mit einem 74HC(T)04 duerften ziemlich miserabel sein.
Wenn dann evtl ein HCU04 oder ein 4069U...

Einem gutem Exemplar im Glasgehaeuse koennt man beim Zerbroeseln
vermutlich sogar zusehen.

Mein Rat: Such Die ein anderes Hobby...

[Abdul K. (ehydra)]

74HCT04 ist eh der falsche Chip. Du brauchst unbuffered, also U-Version.

Die Lib die du benutzt, ist für die Simulation von digitalen und 
halbdigitalen Netzwerken gedacht. Du brauchst eine, die einen 74HCU04 
komplett analog rechnet. Leider funzt alternativ die Lib von NXP nicht 
recht mit LTspice.
Ja, gibt jetzt keine tolle Lösung. Ich könnte noch 2 Seiten schreiben.

Was ich machen würde, da du ein 32KHz-Quarz hast: Modell des Toshiba 
4007 nehmen und dann in echt einen CD4069UBE.

Versorgungsspannung finde ich kein in der Sim??

Warum simulierst du überhaupt? Eine Fragestellung kann ich nicht 
erkennen.

In der Yahoo LTspice-Gruppe finden sich noch diverse Brocken.

[Urs S. (horstelin)]

Abdul K. schrieb:
> 74HCT04 ist eh der falsche Chip. Du brauchst unbuffered, also U-Version.
>
> Die Lib die du benutzt, ist für die Simulation von digitalen und
> halbdigitalen Netzwerken gedacht. Du brauchst eine, die einen 74HCU04
> komplett analog rechnet. Leider funzt alternativ die Lib von NXP nicht
> recht mit LTspice.
> Ja, gibt jetzt keine tolle Lösung. Ich könnte noch 2 Seiten schreiben.

Danke, soetwas habe ich vermutet.

Wollte mir aus Spaß in LTSpice einen Zähler basteln, also Uhrenquarz 
+Oszillator und Teiler mit 74HCT D-Flipflops. Dementsprechend wollte ich 
für den Oszillator auch einen 74HCT inverter benutzen ;)

[HildeK (Gast)]

Urs S. schrieb:
> Wollte mir aus Spaß in LTSpice einen Zähler basteln, also Uhrenquarz
> +Oszillator und Teiler mit 74HCT D-Flipflops. Dementsprechend wollte ich
> für den Oszillator auch einen 74HCT inverter benutzen ;)

Bastle den doch einfach und nimm anstatt des Quarzoszillators einfach 
eine Spice-Spannungsquelle.
Den Oszillator mit einem 74xx probiere einfach auf einem Steckbrett aus.

[Helmut S. (helmuts)]

Hallo Urs,

ich habe dir mal eine Simulation mit einem 74HCU04 gemacht. Den 74HCU04 
habe ich mit einer B-Quelle ersetzt. Beachte, dass bei 5V die 
Quarzbelastung 2,6uW beträgt. Ein Uhrenquarz hat aber oft nur ein 
erlaubtes Pmax=1uW, also viel weniger. Du kannst das Anschwingen 
hundertfach beschleunigen, wenn du für die Simulation Q=700 statt 
Q=70000 nimmst.

Gruß
Helmut

[Urs S. (horstelin)]

Lieber Helmut,

danke nochmal für die Hilfe. Ich bin inzwischen zufällig über eine 74hc 
library gestolpert, die den 74HCU04 komplett auf Transistorebene 
simuliert. Hier mein erster Ansatz damit, dass scheint zu funktionieren. 
Weiteres "tuning" wegen der Frequenz und der Belastung des Quarzes werde 
ich dann später betreiben. Erstmal bin ich froh dass ich es simuliert 
bekomme :)

MfG Urs

[Marian (phiarc)]

Urs S. schrieb:
> Weiteres "tuning" wegen der Frequenz und der Belastung des Quarzes werde
> ich dann später betreiben.

Weitgehend sinnlos, sowas muss man in der Schaltung machen. Parasitäre 
Einflüsse sind bei Quarzoszillatoren einfach zu dominant für eine 
akkurate Simulation ala "Mit 22 pF Last stimmt die Frequenz genau, dann 
löte ich jetzt 22p ein und es passt".