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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Was bringt das Quarz aus dem Takt ?


Autor: Edi M. (elektromeister)
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Eine Baugruppe, die Ich nicht auf dem Tisch habe, sondern der Kunde, 
scheint zu Mucken, d.h. die Datenrate zuckt und jittert. Der Kunde hat 
einiges an kV und kA in seinem System drin und Ich habe den Verdacht, 
dass der Quarz irgendwie beeinflusst wird. Kennt jemand Quellen, die das 
untersuchen?

Es geht also um eine Art EMV-festigkeit von Quarzen. Der Takt in der 
Baugruppe kommt ausschliesslich vom Quarz. Keine PLL oder Chip 
dazwischen. Oder ist die Einflussmöglichkeit auf den Pegel so hoch? 
Eigentlich sollte das klargehen, da kurze Leitungen unter 1cm und auch 
eine C-Belastung liegt vor.

Der Quarz hängt an einem ASIC, der von sich aus den Takt verteilt. Der 
ASIC ist aber schon der, der unsauber ausgibt, wie ich aus den 
Oszillogrammen ersehen kann.

Autor: Arduino Fanboy (ufuf)
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Edi M. schrieb:
> Was bringt das Quarz aus dem Takt ?

Rütteln und Schütteln.

: Bearbeitet durch User
Autor: Edi M. (elektromeister)
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Sollte das ernst gemeint sein: Die Baugruppe ist in einem Verbund 
verbaut, das weich gelagert ist und nicht erschüttert wird .

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Ein Quarz erzeugt keinen Takt, sondern hilft nur einer 
Oszillatorschaltung dabei, stabilisiert zu schwingen.

Ist das, worum es Dir geht, ein kompletter Quarzoszillator in einem 
Gehäuse (mit mindestens drei, aber üblicherweise vier Anschlüssen), oder 
ist das ein Quarz, der an irgendeinem IC angeschlossen ist?

Autor: Teo Derix (teoderix)
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kV, kA.... Spannungsversorgung!?
Wäre dann aber phasengekoppelt.

Autor: Edi M. (elektromeister)
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Es ist ein schnöder Quarz, der auf eine Taktschaltung intern geht. Diese 
kenne Ich nicht. Quarz ist Standardbeschaltung.

kv = 600V Spannungen geschaltet im HF/HV-Teil, EMV fliegt durch das 
Gehäuse
kA = 150A-Spitzen mit Ausläufer im MHz-Bereich.

Wäre unschön wenn unsere Baugruppe da nicht liefe und wir das ändern 
müssten. Wenn Ich wüsste, dass es der EMI-Einfluss ist, würde Ich denen 
eine Gehäuse kommandieren.

Autor: Hp M. (nachtmix)
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Edi M. schrieb:
> Der Takt in der
> Baugruppe kommt ausschliesslich vom Quarz. Keine PLL oder Chip
> dazwischen. Oder ist die Einflussmöglichkeit auf den Pegel so hoch?

Aber die Versorgungsspannung kommt nicht vom Quarz.
Und ja: Ein Quarzoszillator ist eine analoge Baugruppe, die sehr wohl 
durch externe Störspannungen durcheinander gebracht werden kann.

Autor: Sapperlot W. (jetztnicht)
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Ich wuerde eher nicht den Quarz vermuten und messen gehen. Ich denke man 
wird anpassen muessen. Vielleicht habt ihr die EMV Vorschriften 
eingehalten, vielleicht auch nicht. Egal. Es scheint nicht zu genuegen. 
Das kann man aber loesen.

Dazu muessten wir allerdings etwas mehr wissen.
- das Gehauese ist ein geerdetets Metallgehaeuse.
- Alle Kabel & Signal zur Baugruppe wurden gefiltert und geblockt

Mach da mal ein gefiltertes Kabel dran und lass dir zB ein Timersignal 
ausgeben. Miss mit dem Oszilloskop.

Autor: Patrick B. (p51d)
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Edi M. schrieb:
> Ich habe den Verdacht,
> dass der Quarz irgendwie beeinflusst wird.

Edi M. schrieb:
> Es geht also um eine Art EMV-festigkeit von Quarzen.

Ich weiss jetzt nicht, ob es wirklich nur am Quarz liegt, oder an der 
Schaltung. Hatte mal einen PIC mit 20MHz Quarz. Beim EMV Test gab es 
dann schöne Probleme bei einer Einkopplung von 20MHz (und Harmonische) 
Feldern.

Ich denke du hast ein massives EMV Problem, da nach deiner Aussage deine 
Baugruppe allem Anschein nie entsprechend geprüft wurde (so was dürfte 
man eigentlich nicht verkaufen!?)

Lösungsvorschlag:
Dein Print in ein separates, zusätzliches Gehäuse einbauen. Alle 
Leitungen geschirmt ausführen (oder mindestens differentiell) und der 
Schirm entsprechend korrekt am Gehäuse anschliessen. Dann auf dem Print 
die nötigen EMV Massnahmen vorsehen (Common Mode Drossel, Filter auf 
IOs, Shield-Ring und GND mit mehreren C's auf Shield anbinden, TVS 
Dioden...). Und das Ganze dann unter den entsprechenden Bedingungen 
testen!

Autor: Achim S. (Gast)
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Edi M. schrieb:
> d.h. die Datenrate zuckt und jittert.

Was ist damit gemeint?
- Kommt da ein (z.B. serieller) Datenstrom raus, dessen Bits mal länger, 
mal kürzer sind?
- ist der Datenstrom vielleicht nur gestört? (also Störsignale wie ein 
Sinus über die ansonsten perfekt getimten Daten)
- wird der Datenstrom vielleicht nur als korrupt erkannt (und gar kein 
Jitter gemessen?)
- Ist es nur ein Jitter (also Gesamtlänge eines Datenstroms stimmt auf 
1-2 Takte genau) oder gehen Takte verloren bzw. kommen hinzu?

Funktioniert(e) das Gerät im Labor (ohne kA und kV) zur Zufriedenheit?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Edi M. schrieb:
> Der Quarz hängt an einem ASIC, der von sich aus den Takt verteilt. Der
> ASIC ist aber schon der, der unsauber ausgibt

Dann nimm mal testweise einen Quarzoszillator. Kann gut sein, daß die 
analoge Schaltung im ASIC fehlangepaßt ist.
Um welche Frequenz geht es überhaupt?

Autor: M. H. (bambel2)
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Edi M. schrieb:
> Sollte das ernst gemeint sein: Die Baugruppe ist in einem Verbund
> verbaut, das weich gelagert ist und nicht erschüttert wird .

Zur Info: Ein Quarz ist ein mechanisches Bauelement. Es schwingt 
mechanisch. Deshalb ist die maximale Taktrate eines Quarzes auch 
begrenzt auf einige hundert MHz.

Ein weiterer Aspekt ist, dass ein Quarz, salopp gesagt, ein Stein ist. 
Der Strom durch ein Quarz ist extrem gering und kann sehr leicht durch 
EMV gestört werden. In vielen Schaltungen hat das Qaurz deshalb eine 
getrennte Massefläche, die nur an einer Stell auf die Hauptmasse 
durchverbunden ist. So kommen keine Störungen zum Quarz.

Sollten die Takte der Bauteile durch PLLs gewonnen werden, ist es 
unwahrscheinlich, dass es am Quarz liegt, da die PLLs stabil arbeiten, 
wenn sie sich erstmal aufsynchronsiert und "gelockt" haben.

Aber prinzipiell sind Quarze empfindliche Bauelemente, sowohl 
mechanisch, als auch elektrisch.

Autor: Sapperlot W. (jetztnicht)
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Ich haett jetzt eher gesagt, dass ein Quarz ein sehr robustes Element 
ist, und wahrscheinlich mehr Vibrationen wie zB ein Elko vertraegt, 
weil's den Elko eher abreisst. Und dass die Schwingung hart zu stoeren 
ist, weil die Guete sehr hoch ist, um die 10^5. Mit EMV stoere ich eher 
den Oszillatorteil wie den Quarz selbst. Der Quarz ist ja an einer 
Elektronik angehaengt, differentiell.

Autor: Arduino Fanboy (ufuf)
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Sapperlot W. schrieb:
> Ich haett jetzt eher gesagt, dass ein Quarz ein sehr robustes Element
> ist, und wahrscheinlich mehr Vibrationen wie zB ein Elko vertraegt,
> weil's den Elko eher abreisst.

Ein u.U. fataler Irrtum!

Der häufigste Fernbedienungstod: Quarz defekt, wegen Sturz vom Tisch.

Autor: 6a66 (Gast)
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Edi M. schrieb:
> Eine Baugruppe, die Ich nicht auf dem Tisch habe, sondern der Kunde,
> scheint zu Mucken, d.h. die Datenrate zuckt und jittert. Der Kunde hat
> einiges an kV und kA in seinem System drin und Ich habe den Verdacht,
> dass der Quarz irgendwie beeinflusst wird. Kennt jemand Quellen, die das
> untersuchen?

Hallo Edi,

kann prinzipiell der Quarz sein. Wie schon gesagt ist es aber nicht das 
Bauteil (das sehr wohl mechanisch empfindlich ist) was die Probleme 
machen dürfte sondern die gesamte Oszillatorschaltung.
Andere Möglichkeit wäre der Transceiver der von der vermuteteten CPU 
nach Aussen hin die Schnittstelle (RS232, ...) macht.
Und auch 300A/m ist heute ein üblicher Test bei EMV so dass auch die 
150A die da "rumschwirren" im Verhältnis zum Abstand gesehen werden 
müssen.

Spezifiziere "zuckt und jittert" und versuche ein bisschen etwas über 
Abstände des Störers zu erfahren.

rgds

Autor: Gebhard Raich (geb)
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Es wäre auch noch zu klären, ob es sich um einen Oberwellenquarz oder 
einen Grundwellenquarz handelt.
Sonst würd ich die Gegend um den Quarz versuchsweise mit einem dünnen 
Weissblech (noch besser MU-Metall), das an mehreren stellen an GND 
gelötet ist, schirmen. Es hilft ja nix, offenbar wurden die EM Störungen 
unterschätzt, man muss nachbessern.

Grüsse

Autor: Milesa (Gast)
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Gebhard R. schrieb:
> noch besser MU-Metall

Denk ich auch gerade daran. Wenn es um Abschirmen
starker magnetischer Felder geht hat Mu-Metall eine
ganz neue Qualität in der Schirmwirkung.

Sollte man auf jeden Fall mal ausprobieren. Kost'
aba a bisserl was.

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