Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welche Cs für einen (Uhren-)Quarz?


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von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Guten Mittag :)

ich hab einen 32,768kHz Quarz:

https://www.reichelt.de/Uhrenquarze-SMD-Gehaeuse/32-768-CX8V-9/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4005&ARTICLE=101074

Dort heißt es, es hätte eine Lastkapazität von 9pF.

Als ich den damals eingeplant hatte, nahm ich den nächsten 
Kondensator-Wert ... 10pF. (Im Datenblatt stand niemals 12.5pF Quarze 
verwenden).

In der Schaltung scheint er zu funktionieren - aber nicht immer. Es 
kommt vor, dass der Low-Speed-Oszillator nicht anschwingt.

Es kommt noch seltener vor, dass der Oszillator 1-2 Sekunden nach dem 
Start zum Schwingen aufhört.

Das äußert sich dann darin, dass die RTC stehen bleibt und ein 4 
Sekunden Timeout nicht mehr funktioniert, der das Ausschalten der 
Schaltung veranlassen würde.

Wenn ich mit einem Heißluftfön auf den Quarz puste, dann fängt er wieder 
zum Schwingen an und die Schaltung schaltet sich korrekt ein paar 
Sekunden später selbst aus.

Zur eigentlichen Frage, die eigentlich mehrere Fragen sind:

- weshalb gibt es soviele verschiedene Uhrenquarze - teilweise gleiches 
Produkt mit unterschiedlichen Lastkapazitätswerten?

- Wie wählt man die Cs richtig zur Lastkapazität?

Vielen Dank!
Mampf

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von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Aha ... Google konnte mir doch weiter helfen ...

Auf einer Seite [1] steht, man soll die Kapazitätswerte ausrechnen:

Cl = (C1*C2)/(C1+C2)+Cstray

Cstray wird geschätzt auf 2-5pf, falls der Quarz so nah am µC wie 
möglich.

Das wären dann 8pF für C1 oder C2.

Cl = 8^2/2*8+5 = 9pF (passt)

Mit meinen 10pF-Kondensatoren wäre ich bei 10pF ... Mit der Toleranz von 
einigen Prozent wäre das doch noch im Bereich, oder nicht?


MMhmm ... Ob mein Quarz kaputt ist?

[1]: 
https://blog.adafruit.com/2012/01/24/choosing-the-right-crystal-and-caps-for-your-design/

: Bearbeitet durch User
von Mitlesa (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> In der Schaltung scheint er zu funktionieren - aber nicht immer.

In welcher Schaltung?

Schon mal die Schaltung in Verdacht genommen?

Mampf F. schrieb:
> MMhmm ... Ob mein Quarz kaputt ist?

Nö. Erst mal.

Unabhängig von deinen wissenschaftlich genauen Berechnungen
würde ich vorschlagen du arbeitest mal mit 2x22pF.

Der Versuch tut nicht weh und macht kluch.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Mitlesa schrieb:
> Unabhängig von deinen wissenschaftlich genauen Berechnungen
> würde ich vorschlagen du arbeitest mal mit 2x22pF.
>
> Der Versuch tut nicht weh und macht kluch.

Ich könnte per Brute-Force alle Kondensatoren von 0,05pF bis 47pF 
ausprobieren - den besten nehm ich dann ;-)

Ich hab noch ein Bild der Schaltung angehängt :)

Hmm, da berechnen sie den Wert genauso, haben aber noch einen Widerstand 
mehr, den ich nicht habe - den ich aber in noch keinem Schaltplan 
gesehen habe, seit ich Quarze verbaue :)

von Mitlesa (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Ich hab noch ein Bild der Schaltung angehängt :)

Nein.

Das ist nicht deine Schaltung.

Mitlesa schrieb:
> Schon mal die Schaltung in Verdacht genommen?

Damit meine ich dein Design, die gesamte Schaltung.

Mampf F. schrieb:
> Ich könnte per Brute-Force alle Kondensatoren von 0,05pF bis 47pF
> ausprobieren - den besten nehm ich dann ;-)

Manchmal muss man als Wissenschaftler eben von seinem hohen
Thron herabsteigen .... aber ein paar wenige Versuche mit
höheren Werten als 12pF würden genügen.

von HildeK (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Hmm, da berechnen sie den Wert genauso, haben aber noch einen Widerstand
> mehr, den ich nicht habe - den ich aber in noch keinem Schaltplan
> gesehen habe, seit ich Quarze verbaue :)

Den Widerstand gibt es durchaus, gerade bei STM-Prozessoren habe ich das 
auch schon verbaut. Für deinen verlinkten Quarz und dem Hinweis im 
Datenblatt sollte der etwa 470kΩ haben.
Optimierungen beim Hersteller brachten beim einem STM8 für CL1 und CL2 
Werte um 5..7pF als Optimum, allerdings für einen 16MHz-Quarz.

von eagle user (Gast)


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Laut der AN2867 "Oscillator design guide..." ist beim STM32F10xx 9pF 
schon zuviel. 7pF-Quarze gehen knapp, wenn das C0 nicht zu groß ist.

von rumpfpumpf (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> MMhmm ... Ob mein Quarz kaputt ist?

Ob ein Quarz anschwingt, hängt nicht nur von den Kapazitäten ab. Auch 
die Kreisverstärkung und der ESR müssen stimmen.

Beispiel STM32:
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/c6/eb/5e/11/e3/69/43/eb/CD00221665.pdf/files/CD00221665.pdf/jcr:content/translations/en.CD00221665.pdf
Die nötigen Daten stehen im Datenblatt des STM32.

Auch bei einer RTCC wird man diese Daten finden. Falls nicht, kann man 
auch noch die empfohlenen Quarze aus dem Datenblatt nehmen.

PS:
"Ziehen" musst du den Quarz ohnehin, wenn es genau sein soll. Also mit 
einem Frequenzzähler am Ausgang der RTCC messen und die Kapazitäten 
variieren.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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eagle user schrieb:
> Laut der AN2867 "Oscillator design guide..." ist beim STM32F10xx
> 9pF
> schon zuviel. 7pF-Quarze gehen knapp, wenn das C0 nicht zu groß ist.

Oh, okay ... In AN2867 muss ich nochmal reinschauen, vielen Dank!

Dann werde ich mir den gleichen Quarz in der 6pF Variante besorgen :)

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Hmm, also seit ich den Quarz nochmal aus und nochmal eingelötet habe, 
scheint das Problem weg zu sein.

Zukünftig werde ich wohl einen anderen Quarz verwenden, aber dieser 
scheint jetzt zumindest funktionieren.

von M.A. S. (mse2)


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Mampf F. schrieb:
> Hmm, also seit ich den Quarz nochmal aus und nochmal eingelötet habe,
> scheint das Problem weg zu sein.

Hmm, hast Du den jetzt thermisch getrimmt oder einfach nur endlich 
richtig angelötet? :D

: Bearbeitet durch User
von Mitlesa (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Hmm, also seit ich den Quarz nochmal aus und nochmal eingelötet habe,
> scheint das Problem weg zu sein.

Ja, das sind die Wunder der Technik.

Die Virtuosität liegt nicht in der Schaltung sondern
etwa 30cm davor.

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