Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ein Quarz mehrere ICs -> Schmitt Trigger?


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von Leslie (Gast)


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Hallo,

Ich habe 4 SC16IS750 (i2c<->uart) ICs aber nur einen 14.7456MHz 
Schwingquartz.

Kann ich bedenkenlos das erste IC so wie im angehängten Plan beschalten, 
dann ein Schmitt Trigger à la MC74HC1G14 dran und den Ausgang davon an 
die XTAL1 Pins von den anderen 3 ICs?

Der MC74HC1G14 hat eine Eingangskapazität von 1.5pF, die müsste ich dann 
beim ersten abziehen. Brauche ich sonst noch Hühnerfutter für die 3 
restlichen Chips?

Oder sollte ich doch besser den Platz für 4 Quartze einplanen? UART ist 
ja ein wenig pingelig, ich möchte die Schnittstellen bis 115200 fahren.

Vielen Dank schon mal im Vorraus!

von Teo D. (teoderix)


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Such doch lieber nach nem (Multi) Clock Generator!?

von Tom (Gast)


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Ein Quarzoszillator (z.B. Conrad 1009292-62) für alle 4 XTAL1-Pins?

von Leslie (Gast)


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Tom schrieb:
> Ein Quarzoszillator

Die Teile brauchen schon gut Strom, aber das wäre sicherlich das 
sauberste, danke! Es handelt sich um Batteriebetrieb, aber mit den 15mA 
könnte ich noch leben.

Teo D. schrieb:
> (Multi) Clock Generator!?

In die Richtung hab ich die Fühler noch nicht ausgestreckt, danke! Mal 
sehen was es da so gibt, mit weniger Strom gibt sich das bestimmt auch 
nicht zufrieden.


Spricht denn etwas dagegen einfach das Schmitt Trigger da ranzuknallen?

von Falk B. (falk)


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@Leslie (Gast)

>Kann ich bedenkenlos das erste IC so wie im angehängten Plan beschalten,

Ja, denn das ist die Standardschaltung.

>dann ein Schmitt Trigger à la MC74HC1G14 dran

Wo dran? Der sollte an den Ausgang des internen Oszillators kommen, 
nicht an den Eingang. Ob das XTAL1 oder XTAL2 ist, steht im Datenblatt.

>und den Ausgang davon an
>die XTAL1 Pins von den anderen 3 ICs?

Ja, wenn das der Eingang ist.

>Der MC74HC1G14 hat eine Eingangskapazität von 1.5pF, die müsste ich dann
>beim ersten abziehen.

Die kann man auch in den Skat drücken, sooo genau ist das alles nicht.

> Brauche ich sonst noch Hühnerfutter für die 3
> restlichen Chips?

Alles was die Standardschaltung braucht, u.a. Entkoppelkondensatoren.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

>Oder sollte ich doch besser den Platz für 4 Quartze einplanen?

Nein.

>UART ist ja ein wenig pingelig,

Nicht wirklich, der verträgt im Extremfall bis zu 3% Frequenzfehler.

von Falk B. (falk)


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@Leslie (Gast)

>sauberste, danke! Es handelt sich um Batteriebetrieb, aber mit den 15mA
>könnte ich noch leben.

15mA? Das ist heutzutage Starkstrom!

>Spricht denn etwas dagegen einfach das Schmitt Trigger da ranzuknallen?

Wenig. Miß mit dem Oszi nach, wie hoch der Pegel am XTAL2 Ausgang ist. 
Einige sehr stromsparende ICs haben dort einen recht niedrigen Pegel von 
nur ein paar hundert mV, das reicht nicht für einen normalen 
Schmitt-Trigger.

von m.n. (Gast)


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Leslie schrieb:
> Oder sollte ich doch besser den Platz für 4 Quartze einplanen?

Wennste quartzen willst, dann kauf Dir ne Schachtel Zichten.

Um den Takt aufzubereiten, mußt Du das Signal von XTALx über einen 
Inverter aufbereiten: mit 1 nF einkoppeln und einigen zig kOhm den 
Inverter gegenkoppeln.
XTALx ist der Pin mit der größten Amplitude.

von Zweig (Gast)


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Mit welcher Frequenz läuft den dein uc den du angeschlossen hast.  Bzw. 
welcher Typ ist es denn? Manche können nämlich auch einen clock ausgeben 
oft,sogar krumme Werte

von Hmm (Gast)


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m.n. schrieb:
> Leslie schrieb:
>> Oder sollte ich doch besser den Platz für 4 Quartze einplanen?
>
> Wennste quartzen willst, dann kauf Dir ne Schachtel Zichten.
>
> Um den Takt aufzubereiten, mußt Du das Signal von XTALx über einen
> Inverter aufbereiten: mit 1 nF einkoppeln und einigen zig kOhm den
> Inverter gegenkoppeln.
> XTALx ist der Pin mit der größten Amplitude.

Das ist Pfusch.

Erstens verzieht die parasitäre Kapazität des Schmitt-Triggers den 
Quarz, zweitens ist nicht gesagt, dass die Amplitude immer ausreicht, um 
die Hysterese des Schmitt-Triggers zu überwinden.

Im Höchstfall funktioniert das dann am Labortisch, zuverlässig ist das 
aber nicht.

Lösen würde ich das so:
- Quarzoszillator (wurde oben schon genannt)
- CLKOUT-Pin am Controller (falls der einen hat)

von m.n. (Gast)


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Hmm schrieb:
> Das ist Pfusch.
>
> Erstens verzieht die parasitäre Kapazität des Schmitt-Triggers den
> Quarz, zweitens ist nicht gesagt, dass die Amplitude immer ausreicht, um
> die Hysterese des Schmitt-Triggers zu überwinden.

Seit wann haben Inverter eine Hysterese? Seit wann werden Quarze 
verzogen? Seit wann muß etwas immer funktionieren, wenn es im speziellen 
Fall ausreichend ist?
Du hast es nicht begriffen!

von MaWin (Gast)


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Leslie schrieb:
> Kann ich bedenkenlos das erste IC so wie im angehängten Plan beschalten,
> dann ein Schmitt Trigger à la MC74HC1G14 dran und den Ausgang davon an
> die XTAL1 Pins von den anderen 3 ICs?

Quartzanschlüsse sind analoge Anschlüsse.

Man koppelt so:

Verbinde XOUT und XIN des zweiten Controllers über 1MOhm, und XOUT des 
ersten Controllers über 100pF mit XIN des zweiten Controllers. Und 
schliesse den Quartz wie gehabt an den ersten Controller an. Die Ursache 
und Begründung für diese kapazitive Kopplung liegt im eventuell 
unterschiedlichen Gleichspannungspegel der Oszillatoren.

von Hmm (Gast)


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m.n. schrieb:
> Hmm schrieb:
>> Das ist Pfusch.
>>
>> Erstens verzieht die parasitäre Kapazität des Schmitt-Triggers den
>> Quarz, zweitens ist nicht gesagt, dass die Amplitude immer ausreicht, um
>> die Hysterese des Schmitt-Triggers zu überwinden.
>
> Seit wann haben Inverter eine Hysterese? Seit wann werden Quarze
> verzogen? Seit wann muß etwas immer funktionieren, wenn es im speziellen
> Fall ausreichend ist?

Ein Schmnitt-Trigger ist aber sinnvoll.
Das Signal am Quarz ist ein analoges. Solche Signale kann man mit einem 
Schmitt-Trigger in normale Logiksignale verwandeln. Beim Inverter 
wurstelt man im undefinierten Bereich herum.

Scghwingquarze kann man mit Kapazitäten justieren:
http://www.ti.com/lit/an/swra495f/swra495f.pdf
Kuckt man 3.2.4
Nur weil dir das nicht bekannt ist, heißt das nicht, dass man das nicht 
tut ;-)

> Du hast es nicht begriffen!

Dito ;-)

von georg (Gast)


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Leslie schrieb:
> dann ein Schmitt Trigger à la MC74HC1G14 dran

Für ein Bastelprojekt kann man das so hinmurksen, wenn der Pegel reicht 
um ein Logikgatter anzusteuern. Für professionelle Geräte kommt das 
nicht in Frage, da ist ein externer Oszillator die Lösung. UARTs haben 
zwar wahlweise einen Clk-Eingang oder eine Quarzstufe, aber einen 
Clk-Ausgang mit Logikpegel haben sie i.d.R. nicht.

Georg

von HildeK (Gast)


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Hmm schrieb:
> Beim Inverter
> wurstelt man im undefinierten Bereich herum.
Nicht, wenn man es so macht. Du solltest eben lesen und verstehen.
m.n. schrieb:
> mit 1 nF einkoppeln und einigen zig kOhm den
> Inverter gegenkoppeln.

von Hmm (Gast)


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HildeK schrieb:
> Hmm schrieb:
>> Beim Inverter
>> wurstelt man im undefinierten Bereich herum.
> Nicht, wenn man es so macht. Du solltest eben lesen und verstehen.
> m.n. schrieb:
>> mit 1 nF einkoppeln und einigen zig kOhm den
>> Inverter gegenkoppeln.

Und, wo hat der Inverter seine Schaltschwelle?

Denn auf die musst du den DC-Offset legen. Ja, den Offset musst DU per 
Spannungsteiler nach den Kondensator aufbringen. Auf den Spannungsteiler 
koppelst du dann das Signal des Quarzes ein.

Nehmen wir mal einen typischen Inverter (hier ein 74HC04):
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT04.pdf

Bei 2,0V gilt:
0 bis 0,5V : Ausgang = definiert LOW
0,5V bis 1,5V : Ausgang = undefiniert (!)
1,5V bis 2V : Ausgang = definiert HIGH

Das mag funktionieren, aber das ist alles andere als sauber. Das geht 
von nicht definierten Verhalten bis hin zu stark erhöhter Stromaufnhame.

Ein Inverter ist ein Logikbauteil, das man nicht mit analogen Signalen 
beitreibt. Aber es gibt Abhilfe: Schmitt-Trigger. Beispiel:
https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT1G14.pdf

ABER:
Das Problem ist und bleibt: Der Pegel an XTALIN (oder wie auch immer das 
grad heißt) ist undefiniert.

Es gibt tausende Varianten, das ohne solches undefiniertes Gebastel zu 
tun:
- Ein Clockausgang am µC
- Ein Timerausgang am µC
- Ein Quarzoszillator
und viele weiter.
Warum, glaubst du, muss man dann eine unsaubere Lösung abliefern?
Mein Chef würde mir das um die Ohren hauen. Zurecht.

von m.n. (Gast)


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Hmm schrieb:
> Und, wo hat der Inverter seine Schaltschwelle?

Nirgends.

> Spannungsteiler nach den Kondensator aufbringen. Auf den Spannungsteiler
> koppelst du dann das Signal des Quarzes ein.

Mach doch mal ne Zeichnung, sonst versteht man nicht, was Du schreibst.
Noch besser, lass Dir meine Lösung von Deinem Chef erklären.

von Falk B. (falk)


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@Hmm (Gast)

>>> mit 1 nF einkoppeln und einigen zig kOhm den
>>> Inverter gegenkoppeln.

>Und, wo hat der Inverter seine Schaltschwelle?

Genau dort, wo sie die Gegenkopplung automatisch hinzieht! Das ist ja 
der Witz an der Sache!

>0 bis 0,5V : Ausgang = definiert LOW
>0,5V bis 1,5V : Ausgang = undefiniert (!)
>1,5V bis 2V : Ausgang = definiert HIGH

>Das mag funktionieren, aber das ist alles andere als sauber.

Falsch! Es ist nicht nur weit verbreitet, es ist auch theoretisch wie 
praktisch als solide Lösung nachweisbar!

> Das geht
>von nicht definierten Verhalten bis hin zu stark erhöhter Stromaufnhame.

Quark. Und wir reden hier nicht über das Einsparen von 100uA sondern 
eher 15mA, die ein kompletter Quarzoszillator verbrauchen würde.

>Ein Inverter ist ein Logikbauteil, das man nicht mit analogen Signalen
>beitreibt.

Manchmal schon, wenn man weiß was man tut.

>Das Problem ist und bleibt: Der Pegel an XTALIN (oder wie auch immer das
>grad heißt) ist undefiniert.

Dort geht man ja auch nicht ran, sondern an XTALOUT!!!

>Warum, glaubst du, muss man dann eine unsaubere Lösung abliefern?

Ist sie nicht.

>Mein Chef würde mir das um die Ohren hauen. Zurecht.

Dein Problem, wenn dein Chef so wie du keine Ahnung hat.

von Hmm (Gast)


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m.n. schrieb:
> Hmm schrieb:
>> Und, wo hat der Inverter seine Schaltschwelle?
>
> Nirgends.
>
>> Spannungsteiler nach den Kondensator aufbringen. Auf den Spannungsteiler
>> koppelst du dann das Signal des Quarzes ein.
>
> Mach doch mal ne Zeichnung, sonst versteht man nicht, was Du schreibst.
> Noch besser, lass Dir meine Lösung von Deinem Chef erklären.

Weil du keine sachlichen Argumente beizutragen hast, ist die Diskussion 
hiermit beendet.

von m.n. (Gast)


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Hmm schrieb:
> Weil du keine sachlichen Argumente beizutragen hast, ist die Diskussion
> hiermit beendet.

Na endlich!
Zur Feier des Tages kannst Du ja mal einen Quarzoszillator mit einem 
Inverter aufbauen. Seinerzeit war das die Standardlösung für die 
Takterzeugung bei Mikroprozessoren.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Hmm schrieb:
>> m.n. schrieb:
>>> mit 1 nF einkoppeln und einigen zig kOhm den
>>> Inverter gegenkoppeln.
>
> Und, wo hat der Inverter seine Schaltschwelle?

Genau da, wo ihn der Gegenkopplungswiderstand hinzieht. Deswegen ist der 
ja da. Bei µC mit integriertem Quarzoszillatoren ist der Widerstand 
heutzutage gleich integriert. Früher, z.B. beim 68HC11 mußte man den 
Widerstand extern beschalten.

> Denn auf die musst du den DC-Offset legen. Ja, den Offset musst DU per
> Spannungsteiler nach den Kondensator aufbringen.

Nein. Siehste, du hast es nicht kapiert.

> Ein Inverter ist ein Logikbauteil, das man nicht mit analogen
> Signalen beitreibt.

Hoffentlich hören das die Milliarden an Quarzoszillatoren nicht, die mit 
Invertern aufgebaut sind. Inklusive derer, die in µC eingebaut sind. 
Denn dann müssen sie ja sofort aufhören zu funktionieren.

Ach ja: https://de.wikipedia.org/wiki/Pierce-Schaltung

von HildeK (Gast)


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Hmm schrieb:
> Ein Inverter ist ein Logikbauteil, das man nicht mit analogen Signalen
> beitreibt.

Dann lies einfach mal Applikationsschriften oder vielleicht reicht auch 
das Datenblatt eines CD4049UB.
Dort sind explizit Beispiele zur Nutzung eines solchen Inverters als 
analogen Verstärker angegeben!

von Maxim B. (max182)


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Falk B. schrieb:
> Falsch! Es ist nicht nur weit verbreitet, es ist auch theoretisch wie
> praktisch als solide Lösung nachweisbar!

Und noch mehr: in dem Kontroller selbst steht das auch so! Inverter und 
Widerstand zwischen Ausgang und Eingang.

Ein Schmitt Trigger braucht man, wenn es um langsame Signal geht.

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