Forum: Platinen Ist dieses Quarz Layout gut?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von R2D2 (Gast)


Angehängte Dateien:
  • preview image for 1.JPG
    1.JPG
    117 KB, 928 Downloads

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Morgen zusammen,

ich will an meinem STM32 einen 16MHz Quarz anschließen. Der Wert der 
Stützkondensatoren beträgt 27pF. Wäre das angehängte Layout in Ordnung?

MfG

: Verschoben durch Moderator
von TR.OLL (Gast)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
ja ist es

von Thomas O. (kosmos)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von Willie Tanner (Gast)


Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
Den GND Anschluss von C210 würde ich auf die andere Seite legen, damit 
die beiden C's mir ihrer Masse nahe bei einander sind.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
R2D2 schrieb:
> Der Wert der Stützkondensatoren beträgt 27pF.

Kommt mir bei 16 MHz sehr viel vor.

Brauchst du wirklich 16 MHz? Ich frage, weil 8 MHz Oszillatoren deutlich 
weniger anspruchsvoll sind.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
4 lesenswert
nicht lesenswert
R2D2 schrieb:
> Der Wert der Stützkondensatoren
Das sind keine "Stützkondensatoren", sondern "Lastkapazitäten"...

> Wäre das angehängte Layout in Ordnung?
Wo ist der Massepin am µC, der zum Oszillaotr gehört? Sind die 
Masseanschlüsse der Kondensatoren dort möglichst kurz angebunden? Und 
ohne, dass noch ein 10A-PWM-Laststrom mit 10ns Flanken mit reinfunkt?

von R2D2 (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar M. schrieb:
> Wo ist der Massepin am µC, der zum Oszillaotr gehört? Sind die
> Masseanschlüsse der Kondensatoren dort möglichst kurz angebunden? Und
> ohne, dass noch ein 10A-PWM-Laststrom mit 10ns Flanken mit reinfunkt?

Ich habe GND von den Kerkos direkt mit der Massefläche verbunden. Ich 
habe gerade aber gesehen, was du meinst. Du hast das bei deinem Beispiel 
mit dem Massepins des µC verbunden.

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz

MfG

von A. G. (grtu)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Wie wäre es direkt mit einem Oszillator für einen Euro? Dann muss man 
sich um sowas keine Gedanken mehr machen.

von jo mei (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
R2D2 schrieb:
> ich will an meinem STM32 einen 16MHz Quarz anschließen.

Bist du sicher?

Funktionieren wird es sicher, aber alle Referenzdesigns
verwenden gerne 8MHz. Das ist vermutlich universeller da
es mehr Kombinationen (Vielfache von 8MHz) von Takt-
konfigurationen gibt.

Ich würde mir selbst klar begründen warum ich mit 16MHz
arbeiten will, wenn ich das nicht kann dann 8MHz nehmen.

von Wühlhase (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jo mei schrieb:
> Das ist vermutlich universeller da
> es mehr Kombinationen (Vielfache von 8MHz) von Takt-
> konfigurationen gibt.

Zwischen 8MHz und 16MHz liegt nur der Faktor zwei, 8NHz sollten fast 
immer zu erreiche sein wenn man 16MHz vorne hat, ein Taktteiler durch 
zwei ist ja fast immer vorhanden.
Bei den meisten STM32, die ich bisher kenne, ist das absolut egal, da 
kommt nach dem externen Takt ein einstellbarer Teiler und danach eine 
PLL (die oft übrigens mit 2MHz gefüttert wird).


jo mei schrieb:
> Ich würde mir selbst klar begründen warum ich mit 16MHz
> arbeiten will, wenn ich das nicht kann dann 8MHz nehmen.

Und was ist deine klare Begründung, 8MHz immer vorzuziehen?

Bei den guten alten AVRs ist es genau gegenteilig: Runterteilen ist 
meistens kein Problem, dumm ist nur wenn man doch mal mehr braucht.
Dank PLL existiert das Problem bei STM32 nicht mehr, aber das ist ein 
Gedankengang dem ich schon mehr abgewinnen kann.

von jo mei (Gast)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Wühlhase schrieb:
> Und was ist deine klare Begründung, 8MHz immer vorzuziehen?

Habe ich geschrieben. Kannst nicht lesen? Wer lesen kann
ist klar im Vorteil.

von Wühlhase (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Also bitte, sich nur und immer wieder an Referenzdesigns 
langzuhangeln...ist das dein Ernst? Wenn man sich mit dem Material noch 
nicht auskennt - geschenkt. Aber findet bei dir denn keine 
Weiterentwicklung statt?
Kein Wunder daß wir uns immer mehr zu einem Dritte-Welt-Land entwickeln.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe mal gelesen, dass Quarze oberhalb von 16 MHz oft auf Oberwellen 
Schwingen müssen, was strengere Anforderungen an den gesamten Oszillator 
stellt.

von Frank K. (fchk)


Bewertung
6 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich habe mal gelesen, dass Quarze oberhalb von 16 MHz oft auf Oberwellen
> Schwingen müssen, was strengere Anforderungen an den gesamten Oszillator
> stellt.

War früher mal, als es außer HC-49 nichts anderes gab. Bei den heute 
üblichen SMD-Gehäusen mit 3.2mm * 2.5mm und kleiner sind 25MHz 
Grundton-Quarze kein Problem. Kleine Geometrien -> höhere Frequenzen. 
Wenn Du aber einen 6 MHz Quarz mit diesen Abmessungen suchst (brauchen 
einige USB-Bausteine), suchst Du vergeblich. 7mm * 5mm ist da das 
kleinste, was ich gefunden habe.

fchk

von W.S. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Der Wert der Stützkondensatoren beträgt 27pF.
>
> Kommt mir bei 16 MHz sehr viel vor.

Nö.

Veranschauliche dir mal die Schaltung: Der Quarz ist quasi eine riesige 
Induktivität in Reihe mit einer winzigen Kapazität.  Das soll nun 
schwingen und folglich braucht es auf beiden Seiten etwas, das als 
"Spannungs"-Quelle durchgehen kann, also ein C, das viel größer ist als 
die äquivalente Serienkapazität.

Bei den 78K4 von NEC hatte ich vor etwa 20 Jahren nen 32 MHz Quarz 
(Grundton) zusammen mit 2x 33pF als Ballast-C's. Das ist also nicht 
wirklich untypisch.

W.S.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es wäre hilfreich, zu wissen, welcher Quarz hier genau benutzt wird. 
Dann kann man die Kapazitäten prüfen, anstatt zu raten und mit 
Erfahrungswerten zu vergleichen die hier vielleicht gar nicht passen.

von No Y. (noy)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Nur weil da ne Lastkapazität im Datenblatt steht ist die nicht richtig. 
Hängt mit der parasitären Kapazität von Layout, IC usw zusammen. Und mit 
dem Quarz selbst. Man kann halt auch die Frequenz in gewissen Maßen über 
die Lastkapazität korrigirern...Am besten ausmessen lassen. Zb bei 
Jauch... Wenn es fürs Hobby ist dann grob "rechen" (dran denken für den 
Quarz sind die Lastkapazitäten in Serie geschaltet..) anhand Datenblatt 
und gut ist.. solange das Dingen anschwingt wird es reichen...
Für professionell sollte man Schwingsicherheit, Toleranzbudget und 
umgesetzte Leistung am Quarz bestimmen oder bestimmen lassen...

: Bearbeitet durch User
von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
AN2867 zum Einstieg.
Und zwischen den Treiberausgang und den Quarz noch einen kleinen 
Widerstand, zumindest vorsehen.
An STM32F1..F4 sind 15pF und 150R meist nicht ganz verkehrt.
Optimale Ergbnisse erfordern natürlich das Lesen der Datenblätter aller 
beteiligten Bauteile.

: Bearbeitet durch User
von No Y. (noy)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und ggf. einen 1Meg parallel..

Oder hat der stm den intern?

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Wühlhase.

Wühlhase schrieb:
> Also bitte, sich nur und immer wieder an Referenzdesigns
> langzuhangeln...ist das dein Ernst? Wenn man sich mit dem Material noch
> nicht auskennt - geschenkt. Aber findet bei dir denn keine
> Weiterentwicklung statt?
> Kein Wunder daß wir uns immer mehr zu einem Dritte-Welt-Land entwickeln.

ISO 900x erzieht zu dieser Denkweise. Nur nichts machen, was vom 
Referenzdesign abweicht, sonst meckern die Vorgeseten.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Tom T. (tomth)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Brauchst du wirklich 16 MHz? Ich frage, weil 8 MHz Oszillatoren deutlich
> weniger anspruchsvoll sind.

Wieso sind 16 MHz anspruchsvoller als 8 MHz? Der Unterschied ist doch 
gering.
Oder übersehe ich etwas?

von Cable (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Anbindung des 3V3 Stützkondensators ist auch nicht so toll.... Das 
kann man besser lösen.
Funktionieren wird es nat. Trotzdem.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-5 lesenswert
nicht lesenswert
Tom T. schrieb:
> Wieso sind 16 MHz anspruchsvoller als 8 MHz? Der Unterschied ist doch
> gering.

Habe ich weiter oben geschrieben: Weil die Quarze oberhalb von 8 MHz oft 
Oberwellenquarze sind, die schwingen sind etwas anspruchsvoller. Sie 
neigen bei falscher Schaltung dazu, auf der falschen Oberwelle oder gar 
auf der Grundwelle zu schwingen.

Es wurde aber auch ergänzt, dass es inzwischen 16 MHz Quarze gibt, bei 
denen das die Grundfrequenz ist.

Welchen Quarz der TO verwendet, wird wohl sein Geheimnis bleiben. Er 
lässt uns lieber raten um um heiße Luft diskutieren.

von Stefan (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Habe ich weiter oben geschrieben: Weil die Quarze oberhalb von 8 MHz oft
> Oberwellenquarze sind, die schwingen sind etwas anspruchsvoller. Sie
> neigen bei falscher Schaltung dazu, auf der falschen Oberwelle oder gar
> auf der Grundwelle zu schwingen.

Nenne mir einen, einen einzigen (lieferbaren) SMD-Oberwellenquarz für 
16MHz.

Vielleicht wirst du einen finden, aber von "oft" kann keine Rede sein.

PS: Wir schreiben das Jahr 2020.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan ⛄ F. schrieb:
> Es wurde aber auch ergänzt, dass es inzwischen 16 MHz Quarze gibt, bei
> denen das die Grundfrequenz ist.
Bei den "normalen", von THT nach SMD abgewandelten Bauformen findet man 
Obertonquarze ab 24 MHz, Grundwellenquarze gibt es bis 40..45 MHz.
Bei den kleinen SMD-Bauformen ist diese "Grenze" nach oben verschoben: 
Grundwelle bis 48MHz, Oberwellenquarze ab 40MHz.
https://www.petermann-technik.de/produkte/quarz-konfigurator.html

Es liegt also nahe, zu vermuten, dass hier ein üblicher Grundwellenquarz 
eingesetzt wird.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> PS: Wir schreiben das Jahr 2020.

Ja doch, ich habe das schon vor Tagen kappiert

von Rene K. (xdraconix)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich kapere mal den Thread :-D

16Mhz mit 18pf.

Ist dies so machbar? Das die Cs hinter dem Quarz sitzen? Oder ist das 
eher untypisch?

Wenn ich für einen Atmega2560 einen Quarzoszillator auswählen sollte? 
Welche würde ich denn idealerweise nehmen? Wäre dieser eine gute Wahl?

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B300/CFPS-72_ENG_TDS.pdf

Und wenn ja: Wie beschalte ich dann XTAL2 an der MCU? Offen lassen?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Rene K. schrieb:
> Welche würde ich denn idealerweise nehmen?

Ist ziemlich egal, Hauptsache Frequenz und Versorgungsspannung passen.

> Wie beschalte ich dann XTAL2 an der MCU?

Offen lassen, XTAL2 ist ein Ausgang.

: Bearbeitet durch User
von No Y. (noy)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ganze GND da ist eher suboptimal. Erhöht die streukapazität...
Via direkt unterm Quarz besser weglassen...

von Bernd D. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau mal, vielleicht ist hier schon was Passendes für Dich dabei:

http://athlongenerator.com/pdf/non-pmg-12-4-3-50.pdf

von Schnitzel (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Rene K. schrieb:
> Ich kapere mal den Thread :-D
>
> 16Mhz mit 18pf.
>
> Ist dies so machbar? Das die Cs hinter dem Quarz sitzen? Oder ist das
> eher untypisch?

Machbar ja, aber sollte man nicht tun wenn man sich zu den Profis zählt 
:-)

Zeichne doch mal ein wo die Ströme fließen, vielleicht wird dann klar 
warum das nicht die beste Lösung ist.

von Rene K. (xdraconix)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
No Y. schrieb:
> Via direkt unterm Quarz besser weglassen...

Das ist kein Via, das ist der Klebepunkt vom Quarz. Der Layer war noch 
eingeschaltet. 😅

No Y. schrieb:
> Das ganze GND da ist eher suboptimal. Erhöht die streukapazität...

Das mit dem GND habe ich aber so aus der Design Guide 🤔 Einzelne GND 
Plane unter dem Quarz und mit einem GND "Zaun" umschlossen. In meiner 
Design Guide haben sogar der C eine eigene GND Plane und "Zaun".

Schnitzel schrieb:
> Zeichne doch mal ein wo die Ströme fließen, vielleicht wird dann klar
> warum das nicht die beste Lösung ist.

Ja, deswegen hab ich ja gefragt, der Strom fließt von unten in die zwei 
C und geht dann erst zum Quarz und dann erst zum MC, der Rückstrom 
fließt dann vom MC erst zum Quarz und dann erst zum C. Ich bastel das 
mal um.

von Schnitzel (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Rene K. schrieb:
> Schnitzel schrieb:
>> Zeichne doch mal ein wo die Ströme fließen, vielleicht wird dann klar
>> warum das nicht die beste Lösung ist.
>
> Ja, deswegen hab ich ja gefragt, der Strom fließt von unten in die zwei
> C und geht dann erst zum Quarz und dann erst zum MC, der Rückstrom
> fließt dann vom MC erst zum Quarz und dann erst zum C. Ich bastel das
> mal um.

Nix von unten in die zwei C, da lässt du die Hälfte weg... Zeichne mal 
mit Paint o.ä. mal den kompletten StromKREIS für einen Zustand ein :-)

Wenn man sich das mal aufgezeichnet hat, dann fällt es wesentlich 
leichter zu verstehen wie es besser wäre.

Habe dir mal ein Beispiel von mir angehängt. Bei diesem STM32F7 liegt 
halt das GND-Pin nicht so schön wie bei deinem IC. Dort kann man den 
Rückpfad auf dem kürzesten Weg direkt zurück ins IC leiten und damit die 
Schleife (Antenne!) klein halten.

von Schnitzel (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar hat dazu was geschrieben:

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/33-Quarz

von Schnitzel (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zum Thema Masse-Insel am Quarz. Wie man auf dem Bild sieht macht es 
schon Sinn eine eigene Quarz-Masseinsel zu machen und den an einem 
geeigneten Punkt am IC anzubinden.

Keine Ahnung von wem das Bild ist, hatte ich noch auf einer 
Rechner-Sicherungs-CD. Wenn es irgendwelche Urheberrechte o.ä. verletzt, 
so bitte löschen. Danke.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.