Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik EMV unterschied bei AVR interne Clock gegen Quarz?


von Karl (Gast)


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Hi,

ich will ein Radio bauen und will da so wenig eigene Störquellen haben 
wie möglich. Ich wollte einen ATMEGA644 nehmen.

Darum meine Frage:
Wie gross ist der EMV unterschied zwischen dem Internen RC gegenüber 
einem externen Quarz (4MHz)?

Das der RC nicht so genau ist stört nicht, ausser der wandert so stark 
weg das meine Timer hoffnungslos daneben liegen.

Vielen Dank, Karl

von fchk (Gast)


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Karl schrieb:
> Wie gross ist der EMV unterschied zwischen dem Internen RC gegenüber
> einem externen Quarz (4MHz)?

Das hängt ganz klar von Deinem Aufbau ab. Through-Hole-Bauteile auf 
Lochraster sind eine Katastrophe. Der gleiche Chip als QFN auf einer 
4-lagigen Platine mit einem Quarz im 7*5mm SMD-Keramikgehäuse und 
optimalem Layout gemäß Empfehlungen des Herstellers wäre das Optimum. Du 
könntest dann noch eine kleine Blechdose darüber setzen und hättest dann 
nur noch leitungsgebundene Abstrahlungen.

Das ist alles eine Frage der Kosten und des Aufwandes. Ohne Messungen am 
konkreten Objekt kann man das alles schlecht beurteilen.

Außerdem hast Du ja auch noch den FM-Empfängerchip selber, z.B. den hier
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si4706-C31.pdf
Der braucht ja auch noch einen Takt und ist damit auch ein potentieller 
Störer.

fchk

von M.A. S. (mse2)


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Karl schrieb:
> Wie gross ist der EMV unterschied zwischen dem Internen RC gegenüber
> einem externen Quarz (4MHz)?

Die Frage kann ich nicht besser beantworten als mein vorredner,...

...aber wenn das der Fall ist:

Karl schrieb:
> Das der RC nicht so genau ist stört nicht, ausser der wandert so stark
> weg das meine Timer hoffnungslos daneben liegen.

würde ich schon aus Platz-, Bauteil-, Geld-Spargründen auf den Quarz für 
den AVR verzichten.  ;)

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Karl schrieb:
> Darum meine Frage:
> Wie gross ist der EMV unterschied zwischen dem Internen RC gegenüber
> einem externen Quarz (4MHz)?
Der Taktgenerator ist auch mit einem Quarz eher völlig unkritisch, weil 
da wenig Oberwellen erzeugt werden (annähernd sinusförmiges Signal).
Außerdem braucht man vom Quarz bis zum uC-Port nur wenige mm Leitung.

Dagegen sind die Signalleitungen im uC und an angeschlossenen Pins meist 
viel kritischer, auch wenn die Grundfreqenz viel niedriger liegt.
Die Taktflanken von digitalen Signalen haben auch bei einem kleinen uC 
meist Oberwellen im Bereich von einigen 10MHz bis paar hundert MHz.
Die Leitungen sind in der Regel auch länger )(z.B. für SPI, I²C, PWM 
usw.).
Da koppelt schnell mal irgend was in analoge Schaltungen ein.

> Das der RC nicht so genau ist stört nicht, ausser der wandert so stark
> weg das meine Timer hoffnungslos daneben liegen.
Kommt ja drauf an, was du mit den Timern machen willst. Der Temp-Bereich 
wird ja wohl nicht kritsich sein, oder willst du das auch Outdoor 
benutzen oder im PKW.
Für serielle Interfaces (UART) reicht eine Genauigkeit von ca. 2..3%.
Für eine Uhr sind die uC-Quarze eh meist nicht so toll.
Da wäre ein Uhren-IC besser.
Gruß Öletronika

von c-hater (Gast)


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U. M. schrieb:

> Der Taktgenerator ist auch mit einem Quarz eher völlig unkritisch, weil
> da wenig Oberwellen erzeugt werden (annähernd sinusförmiges Signal).
> Außerdem braucht man vom Quarz bis zum uC-Port nur wenige mm
> Leitung.

Genauso ist das, zumal es ja auch noch den LowPowerMode des Oszillators 
gibt, der die Sache weiter drückt.

Im Verhältnis zu dem, was die MCU über die restlichen Pins emittiert, 
ist das vollkommen pillepalle, fällt überhaupt nicht in's Gewicht. Im 
Gegenteil: man muss sich schon relativ stark anstrengen, den Unterschied 
überhaupt zu messen.

Und, den SMD-Hardcorefreaks zum Trotz, kann man ganz eindeutig sagen: es 
macht bezüglich des Taktgenerators praktisch keinen Unterschied, ob SMD 
oder THT-DIP.

> Für eine Uhr sind die uC-Quarze eh meist nicht so toll.
> Da wäre ein Uhren-IC besser.

Oder halt ein Uhrenquarz. Der Mega 644 kann den ohne jeden Sackstand 
betreiben und man kann mit ziemlich geringem Aufwand den Takt des 
internen RC-Generators damit synchronisieren. Der dabei unweigerlich 
entstehende Jitter des Systemtaktes ist bezüglich der EMV-Abstrahlung 
sogar deutlich positiv, sprich: das klassische "spectrum spreading" ist 
hier im Funktionsprinzip der Sache bereits implizit eingebaut. Andere 
bemühen relativ aufwendige Zusatzhardware, um letztlich praktisch fast 
dasselbe zu erreichen...

von Uli (Gast)


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Wie es sich mit der EMV Strahlung in Beiden fällen verhält würde mich 
auch mal interessieren, nur messen kann ich das leider nicht.

Ich denke aber das die paar mm Leiterbahn nicht so schlimm sein werden.
Da könnte wirklich eher die starre Fequenz von 4MHz an sich ein Problem 
sein.

Ich hatte vor ca. 20 Jahren mal so was ähnliches gehabt:
Da wollte ich einen 87C52 gegen eine Flash Variante austauschen und der 
hatte extra steile Flanken, den Rest kannst Du Dir denken, der ist bis 
heute nicht getauscht worden.


Wie macht man das mit dem Uhren Quarz eigentlich genau, gibt es dafür 
ein Projekt zum lernen (kopieren)?

Uli

von Karl (Gast)


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Wenn ich Euch richtig verstehen dann ist es höchstwahrscheinlich egal ob 
nun intern oder extern.
Aber gemessen hat das anscheinend keiner!
Wäre aber gut wenn das jemand messen könnte um jede vermutungen und 
Spekulationen mit Daten entgegen treten zu können.

Die Idee mit dem Uhren Quarz klingt recht spannend, nur wie macht man 
das?

VG, Karl

von M.A. S. (mse2)


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Karl schrieb:
> Wäre aber gut wenn das jemand messen könnte um jede vermutungen und
> Spekulationen mit Daten entgegen treten zu können.
Ja, prima, mach doch mal!   ;)


Es ist aber so, wie nun schon mehrmals geschrieben wurde:
das, was Dein Controller mit seinen Ausgängen produziert, ist wesentlich 
EMV-Relevanter als jenes, was sein Oszillator mit Hilfe eines externen 
Quarzes in den Äther blasen könnte.

Dafür würde ich mir die Mühe des Nachmessens nicht machen.

von Karl (Gast)


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Wenn ich das Messen könnte hätte ich das schon lange gemacht.

Das die Pins womöglich schlimmer sind habe ich verstanden ist aber noch 
nicht bewiesen.

Hier nur einfach alles behaupten ohne Beweise ist für keinen hilfreich.
Vermuten und Behaupten kann ich auch vieles, nur Beweisen wenig davon.

Hier sind aber nur Tatsachen mit Daten Interessant und kein "Ich habe da 
sowas im Gefühl DAS ...".

Messdaten bitte!
Oder wenigstens einzelne Messwerte zum vergleichen.

VG, Karl

von Purzel H. (hacky)


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Man sollte immer bedenken dass eine UART bei den AVR einen Quarz 
benoetigt. Sonst gibt's Probleme

von Mark S. (voltwide)


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Falscher Ansatz - zeig mal die Schaltung und das Layout Deines Aufbaus, 
dann könnte man mehr dazu sagen.

von fchk (Gast)


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Karl schrieb:
> Messdaten bitte!
> Oder wenigstens einzelne Messwerte zum vergleichen.

Die müssen aber von DEINEM (!) Aufbau sein, sonst bringt das wenig.

fchk

von M.A. S. (mse2)


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Karl schrieb:
> Das die Pins womöglich schlimmer sind habe ich verstanden ist aber noch
> nicht bewiesen.

Wenn mich einer fragt, was lauter knallt, wenn's explodiert: ein 
Pfennigschwärmer oder eine Handgranate, dann kann ich das beantworten, 
ohne nachmessen zu müssen.

Es gibt Dinge, die man allein mit theoretischen Betrachtungen beweisen 
kann.
Die Argumentation läßt sich anhand von Erfahrungen bzw. Naturgesetzen 
(welche letztendlich auch nichts anderes als Erfahrungen sind) führen.

Wenn das für DICH dann kein Beweis ist, liegt das an DEINER Unkenntnis 
der Gegebenheiten.  ;)

: Bearbeitet durch User
von M.A. S. (mse2)


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Ergänzung:

Ich war schon mit einigen mikrocontrollerhaltigen Baugruppen im 
EMV-Labor und hatte mal keine und mal heftige Probleme.

Auch so exotische Fälle wie ein zu dicht an einer Clock-Leitung 
liegendes Blechteil, das zu Abstrahlung führte, hatte ich schon.

Was ich noch nie hatte, war die Quarzfrequenz im Störspektrum.

(Wenn Du so willst, habe ich tatsächlich schon nachmessen lassen, wenn 
auch nicht speziell mit dem Ziel, Deine Fragestellung zu beantworten.)

Ausserdem hat fchk (Gast) vollkommen recht!

: Bearbeitet durch User
von Uli (Gast)


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Ich glaube auch das man das endgülltig nur anhand der Schaltung zu 100% 
sagen kann was sache ist.
Aber Intessant wäre es dennoch wie sich das ganze Messtechnisch verhält.
- Prozessor rechent was aber ohne IO.
- IO aktivität sagen wir mal 1KHZ auf einen Pin
- und weil es sonst langweilig wäre auf allen Pins

Wie gesagt wäre mal interessant, aber da müsse jemand das selber messen 
können.

Uli

von Peter S. (Gast)


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U. M. schrieb:
> Der Taktgenerator ist auch mit einem Quarz eher völlig unkritisch, weil
> da wenig Oberwellen erzeugt werden (annähernd sinusförmiges Signal).
> Außerdem braucht man vom Quarz bis zum uC-Port nur wenige mm Leitung.

Joa, da erzeugt jede halbwegs schnell schaltende Digitalleitung deutlich 
mehr Oberwellen.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Karl schrieb:
> Das die Pins womöglich schlimmer sind habe ich verstanden ist aber noch
> nicht bewiesen.
Doch, das ist unzählige mal bewiesen.
Wenn du auch mal dutzende Geräte durch EMV-Prüfungen gebracht hättest 
und die realen Messwerte dazu auswerten könntest, würdest du nicht 
solche Behauptungen aufstellen.

> Hier nur einfach alles behaupten ohne Beweise ist für keinen hilfreich.
> Vermuten und Behaupten kann ich auch vieles, nur Beweisen wenig davon.
Ein gesundes Misstrauen gegenüber irgend welchen nicht nachvollziehbaren 
Behauptungen ist ok. Allerdings kann man schlecht etwas beweisen, was eh 
im Rauschen unter geht.

Plausible physikalischen Zusammenhänge wurde dir ja genannt. Wenn dir 
das aber noch nicht reicht und du allen Fachleuten grundsätzlich 
mißtraust, dann ist es jetzt an dir, einen Gegenbeweis zu erbringen!
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Karl schrieb:

> Aber gemessen hat das anscheinend keiner!

Wenn du zu dieserr Einschätzung kommst, hast du entweder mein Posting 
nicht gelesen oder nicht verstanden.

Denn das war original echte Praxis. Erkenntnisse ganz direkt aus der 
EMV-Zertifizierung ganz realer Produkte. Da wird gemessen bis zum 
Abwinken.

Was ich geäußert habe, war eine Art Zusammenfassung dessen, was ich 
anläßlich solcher Zertifizierungen in den letzen 14 Jahren gelernt habe.

Die Typen, die das machen, sind bezüglich der HF-Scheiße weitaus besser 
aufgestellt als ich oder jeder meiner Kollegen und sie haben die nötige 
Meßtechnik und können auch ganz hervorragend damit umgehen. Die haben 
richtig Erfahrung. Aber sie wissen auch, wo das Geld herkommt und sind 
deswegen nicht knauserig beim Geben von Tips, denn das gemeinsame 
Interesse ist ein positiver Abschluß der Prozedur. Ist vom Konzept her 
also deutlich anders als etwa der TÜV für's Kfz, wo dem Prüfer das 
Ergebnis letzlich wurscht ist...

Wie auch immer: ich habe von diesen Leuten im Laufe der Jahre wirklich 
sehr viel gelernt. Aber ich würde immer noch nicht behaupten wollen, 
dass ich bezüglich der EMV-Scheiße auch nur annähernd deren Wissen oder 
deren Erfahrung hätte. Aber einige Aussagen traue ich mir inzwischen 
doch durchaus zu. Z.B. die in diesem Thread gemachten...

von M.A. S. (mse2)


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c-hater schrieb:
> Karl schrieb:
>
>> Aber gemessen hat das anscheinend keiner!
>
> Wenn du zu dieserr Einschätzung kommst, hast du entweder mein Posting
> nicht gelesen oder nicht verstanden.

Nicht nur Deines!

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