Uhrenquarz Taktgeber

[Daniel W. (d_wiethoff)]

Hallo liebes Forum,

ich benötige ein 32,768kHz Taktsignal (für ein Si4735 bei digitaler
Audioausgabe).

Leider schaffe ich es nicht eine funktionierende Schaltung dafür
aufzubauen.

Ich habe es mit der Pierce-Schaltung nach
https://www.wdi.ag/files/presse/2015-10_Eigentlich-ganz-simpel.pdf
versucht (mit einem zweiten Inverter im Anschluss). Am Ende des zweiten
Inverters liegen leider konstant 2V an.
Zudem habe ich die Schaltung hieraus (S.18) probiert:
http://service.projektlabor.tu-berlin.de/projekte/desleeper/sites/prolab.ss10/files/Schwingquarze_Referat_Gruppe5_HenrikWaehnert.pdf.
Anstelle der NAND-Gatter habe ich Inverter verwendet, Kondensatoren habe
hatte ich nur 22pF. Hat leider auch nicht funktioniert.

Anschießend habe ich ziellos mit den Kondensator-/ Widerstandswerten
experimentiert. Bei der Schaltung im Anhang konnte ich zumindest so eine
Art Schwingung erzeugen (funktioniert leider auch nicht immer...)

Jetzt meine Frage: Wie erzeuge ich einen stabilen 32,768kHz Takt?

Ich würde mich wirklich freuen, wenn ihr mir weiterhelfen könnt. So
langsam verzweifel ich an dieser (eigentlich einfachen) Aufgabe...

Derzeit verwendete Bausteine:
32,768kHz Quarz (kein Datenblatt vorhanden!)
74HC04 Inverter
diverse Keramik-Kondensatoren
diverse Widerstände
5V Versorgungsspannung

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Daniel W. schrieb:
> Leider schaffe ich es nicht eine funktionierende Schaltung dafür
> aufzubauen.
Zeig doch mal deinen Aufbau.
Die anderen offenen Invertereingänge sind aber schon auf definierten 
Pegel gelegt? Und der übliche Blockkondensator ist dran?

Deine Schaltung funktioniert doch, nur hast du eine starke Abweichung 
wegen nicht zueinander passender Bauteile. Und weil du dank der 
fehlenden Rückkopplung einen arg undefinierten Arbeitspunkt hast.

[S. Landolt (Gast)]

Also die gezeigte Schaltung hat doch mit der üblichen, auch nicht mit 
dieser "...Eigentlich_ganz_simpel", wenig zu tun; besonders dieser 10 
nF-Kondensator!

[hinz (Gast)]

Daniel W. schrieb:
> 74HC04 Inverter

Ungeeignet, du brauchst 74HCU04. Und dann steht im Datenblatt zum CD4060 
von NS wie man schalten und dimensionieren muss.


http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/nationalsemiconductor/DS005953.PDF

Seite 4.

[Michael U. (amiga)]

Hallo,

ich vermute jetzt mal, das am Si4735 ja ohnehin ein µC hängt, der die 
Steuerung erledigt. Der sollte doch bei geeignetem Systemtakt problemlos 
die Frequenz an einen Pin ausgeben können.
Ob man einen Uhrenquarz mit einem 74HC04 stabil zum Schwingen bekommt, 
habe ich nie probiert. Problem ist einmal, daß sie ziemlich hochohmige 
Schaltungen brauchen und wenig Last vertragen ohne Schaden zu nehmen.
Ist auch die Frage, ob er in Serien- oder Parallelresonanz schwingen 
soll.

Gruß aus Berlin
Michael

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Ich nehme da gern die Google Bildersuche und suche nach 
Gemeinsamkeiten.
Diese Suchbegriffe erscheinen mir zielführend:
32 khz crystal oscillator schematics

[Daniel W. (d_wiethoff)]

Vielen Dank für die sehr schnelle Antwort :)

Lothar M. schrieb:
> Zeig doch mal deinen Aufbau.
Ich habe das ganze auf einem Breadboard aufgebaut. Quarz und Kondesator 
möglichst nah am Inverter. Ein Foto vom derzeitigen Schaltungsaufbau 
habe ich angefügt (Pierce-Schaltung entsprechend dem Artikel 
https://www.wdi.ag/files/presse/2015-10_Eigentlich-ganz-simpel.pdf).

> Die anderen offenen Invertereingänge sind aber schon auf definierten
> Pegel gelegt? Und der übliche Blockkondensator ist dran?
Nein, hatte ich nicht. Habe ich direkt korrigiert (ohne Auswirkung).
Was genau meinst du mit Blockkondensator? Offensichtlich habe ich 
keinen...

Danke für die Unterstützung.

[Daniel W. (d_wiethoff)]

S. Landolt schrieb:
> Also die gezeigte Schaltung hat doch mit der üblichen, auch nicht mit
> dieser "...Eigentlich_ganz_simpel", wenig zu tun; besonders dieser 10
> nF-Kondensator!

Das stimmt, hat aber trotzdem bisher als einzige zumindest in Ansätzen 
funktioniert.

hinz schrieb:
> Ungeeignet, du brauchst 74HCU04. Und dann steht im Datenblatt zum CD4060
> von NS wie man schalten und dimensionieren muss.

Danke für den Tipp. Falls sich noch jemand fragt, was der Unterschied 
zwischen dem 74HC04 und dem 74HCU04 ist, gibt es zum Glück schon hier im 
Forum, muss ich mir erstmal durchlesen: 
Beitrag "ungepufferten Inverter und gepufferten Inverter".
Werde mir jetzt die neuen, notwendigen Bauteile beschaffen.

Grüße

[c-hater (Gast)]

Daniel W. schrieb:

> Das stimmt, hat aber trotzdem bisher als einzige zumindest in Ansätzen
> funktioniert.

Nicht wirklich. Irgendwas hat geschwungen, ja. Aber der Quarz war dabei 
nicht das frequenzbestimmende Bauelement...

Das ist nicht das, was man üblicherweise unter einem Quarzoszillator 
versteht...

[Dietrich L. (dietrichl)]

Daniel W. schrieb:
> Ich habe es mit der Pierce-Schaltung nach
> https://www.wdi.ag/files/presse/2015-10_Eigentlich-ganz-simpel.pdf

In deinem Schaltplan "Schaltung_Uhrenquarz.PNG" fehlt aber mindestens 
der Widerstand zwischen Pin 1 und 2 von IC1.
Auf dem Breadboard scheint er aber drauf zu sein, welchen Wert er auch 
immer haben möge...

Daniel W. schrieb:
> Was genau meinst du mit Blockkondensator?

Das ist ein Kondensator (üblicherweise 100nF) zwischen Pin 1 und 14 von 
IC1 und möglichtst nahe am IC. Der puffert die Versorgungsspannung, da 
CMOS-Gatter beim Umschalten hohe Stromspitzen erzeugen. Der Kondensator 
soll "Turbulenzen" auf den Versorgungsleitungen reduzieren.

[Hans-jürgen H. (hjherbert)]

Beitrag "Quarzoszillator 38kHz"

Ohne die BEIDEN 22 pF Kondensatoren hat bei mir der Quarz gar nicht 
geschwungen. Auch nicht mit 12 pF statt 22 pF.

[Jim M. (turboj)]

Daniel W. schrieb:
> ich benötige ein 32,768kHz Taktsignal (für ein Si4735 bei digitaler
> Audioausgabe).

Wieso das denn?

Der Chip hat laut Datenblatt einen internen Oszillator, der extern nur 
den Quarz (und die Lastkapazitäten) benötigt. Siehe Datenblatt Seite 18 
unten rechts.

[Daniel W. (d_wiethoff)]

Dietrich L. schrieb:
> In deinem Schaltplan "Schaltung_Uhrenquarz.PNG" fehlt aber mindestens
> der Widerstand zwischen Pin 1 und 2 von IC1.
> Auf dem Breadboard scheint er aber drauf zu sein, welchen Wert er auch
> immer haben möge...

Wie im ersten Post genannt, habe ich zwei Schaltungen probiert. Das Foto 
war von der "Eigentlich ganz simpel" Schaltung (die nie funktioniert 
hat). Der von mir gezeichnete Schaltplan ist in abgeänderter Form von 
der TU-Berlin (welche nach viel experimentiern zumindest ein wenig 
geschwungen ist).

Dietrich L. schrieb:
> Das ist ein Kondensator (üblicherweise 100nF) zwischen Pin 1 und 14 von
> IC1 und möglichtst nahe am IC. Der puffert die Versorgungsspannung, da
> CMOS-Gatter beim Umschalten hohe Stromspitzen erzeugen. Der Kondensator
> soll "Turbulenzen" auf den Versorgungsleitungen reduzieren.

Wieder was gelernt, danke dafür! Werde ich in die Schaltung mit 
aufnehmen.

Hans-jürgen H. schrieb:
> hne die BEIDEN 22 pF Kondensatoren hat bei mir der Quarz gar nicht
> geschwungen. Auch nicht mit 12 pF statt 22 pF.

Die Schaltung werde ich bei Gelegenheit auch mal versuchen.

Danke schonmal für die Infos von Euch! Jetzt habe ich neue Ansätze um 
weiter zu probiern :)

[Daniel W. (d_wiethoff)]

Jim M. schrieb:
> Der Chip hat laut Datenblatt einen internen Oszillator, der extern nur
> den Quarz (und die Lastkapazitäten) benötigt. Siehe Datenblatt Seite 18
> unten rechts.

Da hast du recht, deswegen hab ich in Klammern dahinter geschrieben "bei 
digitaler Audioausgabe". Dann geht das leider nicht mehr, weil einer der 
Pins (GPO3) für die DCLK verwendet wird und nicht mehr für den 
Oszillator zur Verfügung steht (Gleiche Seite vom Datenblatt, oben 
rechts).