Quarz oder Resonator - was wird da gespielt?

Bauform B. schrieb:
> Was mach' ich jetzt?

Quarze nehmen :-)

Bauform B. schrieb:
> Quarze werden allmählich zum Nischenprodukt

Wer erzählte dir diesen Unsinn ?

Bauform B. schrieb:
> Timing device market has been shifting towards higher frequency
> precision

Wer erzählt diesen Unsinn ? Achso, das Marketing.

So wie bei Siemens: Niemand braucht flash-Speicher. Bis zu dem Tag, an 
dem auch Siemens (durch Zusammenarbeit mit ST) endlich uC mit flash 
herstellen konnte. Seit dem das beste seit Erfindung des Rades.

Nutze, was auch immer zu deiner Anwendung passt und die preisgünstigste 
Produktion erlaubt. Scheiss auf das was Maretingdummschwätzer erzählen. 
Wenn eine Firma nicht mehr liefern will, kommen andere.

Bauform B. schrieb:
> für "normale" Anforderungen
> selbstverständlich ein Keramik-Resonator und Quarze werden allmählich
> zum Nischenprodukt.

In Zeiten mit komplexen Schnittstellen wie USB, Ethernet und 
Wirelesskommunikation sind genaue Timings unerlässlich.

soul e. schrieb:
> Die Ceralock-Serien von Murata werden aber unverändert weiter
> produziert.

Außer, dass die CSTCE-Reihe abgekündigt ist, ausgerechnet die für uC 
interessanteste. Das, kombiniert mit dem Kyocera-Ausstieg, hat mich 
nachdenklich gemacht. Außerdem hat mir Mousers Suchfunktion die neue 
CSTN-Reihe unterschlagen. Das wichtigste dabei: die Reihe ist neu und 
wird noch erweitert. Also gibt es nur noch einen Hersteller, aber der 
gibt nicht auf.

> Leider hat Murata keine Präzisions-Resonatoren
> (Gesamttoleranz initial+temperature+ageing <0,15%) im Sortiment, sondern
> nur 0,27/0,3% und 0,5%.

Aber sie arbeiten daran! Neu und sogar lieferbar ist z.B. der 
CSTNE8M00GH5C000:
8MHz ±0.07%, ±0.13% von -40 bis 125°C, 3.2x1.3mm, 40 Ohm (alle Werte 
max.)

Danke und entschuldigen Sie bitte die Aufregung ;)

Seit es Quarze nicht mehr nur im riesigen HC49-Gehäuse gibt, ist der 
Platzvorteil der Resonatoren nicht mehr so entscheidend.
Ich benutze Quarze vorzugsweise im HC3225/4 Gehäuse (3,2x2,5mm²).

Im kommen sind scheinbar MEMS Oszillatoren, welche superklein 
hergestellt werden können:
https://de.wikipedia.org/wiki/MEMS-Oszillator

Marketingpapier:
https://www.sitime.com/api/gated/SiTime-MEMS-Enable-Small-Low-Power-IoT-Wearables.pdf

Johnny B. schrieb:
> Im kommen sind scheinbar MEMS Oszillatoren, welche superklein
> hergestellt werden können:

klein in der Tat (s.o.), aber das sind komplette Oszillatoren, kein 
Quarz-Ersatz. Das kann gut oder schlecht sein, am einzelnen Quarz habe 
ich fast einen Sinus mit kleiner Amplitude, aus dem Mems-Baustein kommt 
ein Rechteck mit voller Spannung. Na gut, wenn du ganze Rollen kaufst, 
gibt es auch welche mit programmierbarer Amplitude.

Bauform B. schrieb:
> aus dem Mems-Baustein kommt
> ein Rechteck mit voller Spannung

Ja das ist wahr, EMV-mässig wahrscheinlich nicht unbedingt hilfreich.

m.n. schrieb:
> Peter D. schrieb:
>> 3,2x2,5mm²
>
> Viel zu groß! Ich nehme nur noch 1,2 x 1 mm².

Allerdings haben kleine Baugrößen in der Regel einen höheren ESR als
größere (bei gleicher Frequenz).  Damit steigt dann die Anschwingzeit.

There's no free lunch …

Einzelne Quarzhersteller fanden so kleine Quarze garnicht witzig:
https://www.all-electronics.de/sie-werden-immer-kleiner-aber-auch-immer-leistungsfaehiger/

Das war 2005, aber ich habe den Eindruck, dass es nicht viel besser 
geworden ist.

soso... schrieb:
> Für solche Anwendungen ist eine weite Ziehbarkeit oder ein besonders
> kleiner ESR meist auch nicht wirklich interessant.

Jein.  Ein großer ESR bedeutet eine lange Anschwingzeit.  Wenn man
einen Controller in den Schlaf legen möchte und dabei den Oszillator
ausschalten will, dann verplempert er während der Anschwingzeit halt
sinnlos Energie.

Das dürfte allerdings in der Tat für solche Anwendungsfälle der
wichtigste reale Nachteil sein.

Jürgen schrieb:
> Da auch kein Größenvorteil mehr vorhanden ist (es gibt ja schon
> RTC-Quarze mit 1.0x1.2mm²) macht es keinen Sinn ein solches Bauteil zu
> nutzen.

Wiederum sei nochmal auf die Anschwingdauer verwiesen.  Die ist bei
Resonatoren (aufgrund der geringeren Güte) um typisch mindestens
eine Größenordnung schneller als bei Quarzen.  Wenn man häufig aus
dem Schlaf aufwacht und dann erst den Oszillator anwerfen möchte
(damit er nicht ständig Strom braucht), dann kann das sehr wohl eine
Rolle spielen.

Die erreichbare Genauigkeit dieser Resonatoren ist natürlich auch
schlechter, aber bis hin zu fullspeed-USB sollten sie genügen.  Als
Referenzfrequenz für eine HF-Schaltung würde ich sie natürlich nicht
nehmen. ;-)

@Jörg:

Wenn wir aber dann einen Microcontroller als Basis fürs Anschwingen 
nehmen, dann denke ich an meinen MSP430F5438A:
Der RTC-Quarz läuft permanent und wenn der Controller aufwacht, dann 
steht der interne DCO ohne weitere Verzögerung zur Verfügung - passend 
vorkalibriert kann man den mit <1% Frequenzfehler einstellen, also 
(fast) genauso gut wie ein Resonator.

Jürgen W. schrieb:
> Wenn wir aber dann einen Microcontroller als Basis fürs Anschwingen
> nehmen, dann denke ich an meinen MSP430F5438A

Funktionieren aber nicht alle so.  Es gibt genügend, die als Quarz
einen mit höherer Frequenz benutzen, der dann wieder anschwingen
muss.

Einen 32-kHz-Quarz muss man ohnehin durchlaufen lassen, den kann man
gar nicht schlafen legen.  Der braucht ein paar 100 ms zum Anschwingen.

> passend vorkalibriert kann man den mit <1% Frequenzfehler einstellen

Reicht aber für vieles nicht aus.  Sinnvoller sind Konzepte, bei denen
man mit dem 32-kHz-Oszillator eine PLL steuert, das wird um einiges
genauer.

Jörg W. schrieb:
> Sinnvoller sind Konzepte, bei denen
> man mit dem 32-kHz-Oszillator eine PLL steuert

Ja genau, z.B. in vielen MSP430 ist das so vorgesehen. Die DCO-Frequenz 
wird in Hardware laufend anhand des Uhrenquarz als Referenz angepasst.

Johnny B. schrieb:
> Ja genau, z.B. in vielen MSP430 ist das so vorgesehen.

Viele ARMs können das auch, und dürften für die Allgemeinheit 
interessanter sein.  Aber auch da sind Konzepte, die bspw. von einem 
12-MHz-Quarz ausgehen, nicht unüblich.

Summa summarum bleibt nur, wie eingangs schon mal genannt worden ist: 
man muss die Vor- und Nachteile der einzelnen Varianten jeweils im 
Einzelfall gegeneinander abwägen.

Jörg W. schrieb:
> man muss die Vor- und Nachteile der einzelnen Varianten jeweils im
> Einzelfall gegeneinander abwägen.

dabei kommt dann sowas raus, dass ich bei ca. 19 uC die internen R/C per 
Software auf den 1Hz-Takt einer zentralen RTC abgleiche - ziemlich 
umweltfreundlich :)

Horst schrieb:
> Nicht nur für komplexe Schnittstellen, auch eine UART möchte innerhalb
> gewisser Toleranzen bedient werden.

Für ein bisschen UART mit ihren ständigen Start- und Stopbits genügen
aber Keramikresonatoren nun wirklich allemal, dafür muss es nicht
unbedingt ein Quarz sein.

Horst schrieb:
> Nicht nur für komplexe Schnittstellen, auch eine UART möchte innerhalb
> gewisser Toleranzen bedient werden.

Bei UART ist man mit +/- 0.5% Toleranz gut bedient, auch im worst case.
Viele Resonatoren liegen in diesem Bereich.

https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/2141