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Frequenzabweichung der internen Clocks eines uCs
Gast
#6202815
Hallo, lässt sich die Frequenzabweichung (Stabilität und Drift) der internen Clocks (z.B. auch interne PLL) oder auch nach außen geführte Clocks (I2C, SPI, PWM etc.) immer auf den angeschlossenen Quartz zurückführen? Also wenn z.B. die PLL Ausgangsfrequenz oder der I2C Clock mit 30ppm driftet, das nur von dem Quartz kommt? Oder gibt es noch andere Mikrocontroller abhängige Faktoren? Vielen Dank im Voraus. Bene
Gast
#6202836
Bene schrieb: > lässt sich die Frequenzabweichung (Stabilität und Drift) der internen > Clocks (z.B. auch interne PLL) oder auch nach außen geführte Clocks > (I2C, SPI, PWM etc.) immer auf den angeschlossenen Quartz zurückführen? Nö. Natürlich nur dann, wenn überhaupt einer angeschlossen ist und der dann auch tatsächlich als Taktquelle verwendet wird.
Gast
#6202839
Bene schrieb: > Oder gibt es noch andere Mikrocontroller abhängige Faktoren? Ein PLL hat mit der Frequenz oder deren Drift nun wirklich nichts zu tun. Die tut genau das, was ihr der reingefütterte Takt vorschreibt. > Oder gibt es noch andere Mikrocontroller abhängige Faktoren? Dazu guckst du am besten mal ins Blockschaltbild des Mikrocontrollers. Alles hinter dem Ausgang des Oszillators hat keinen direkten Einfluss, es sei denn, du meinst Einflüsse wie Temperatur o.ä. Bei einem TCXO als Taktgebner lässt sich zur Temperaturkompensation allerdings der Oszillator verstellen, so dass durch die Veränderung der Schwingbedingung einer Temperaturdrift entgegen gewirkt werden kann. Bene schrieb: > lässt sich die Frequenzabweichung (Stabilität und Drift) der internen > Clocks (z.B. auch interne PLL) oder auch nach außen geführte Clocks > (I2C, SPI, PWM etc.) immer auf den angeschlossenen Quartz zurückführen? Ja. Wenn Du Taktsignale durch Multiplikation und Division aus einem Mastertakt erzeugst und die Faktoren konstant bleiben, dann können Schwankungen im Ausgangssignal nur vom Eingangssignal kommen. In der Theorie gäbe es da noch andere Möglichkeiten: Die Geschwindigkeit von digitalen Schaltungen wird auch von der Temperatur und der Versorgungsspannung beeinflusst. Das könnte dazu führen, dass die Phasenlage von Ausgangstakten relativ zum Mastertakt schwankt, aber die Frequenz an sich sollte sich nicht ändern. Zeitgeber für den Mastertakt kann nicht nur ein Quarz sein, sondern auch ein MEMS-Oszillator, ein keramischer Resonator oder ein RC-Glied. Die letzten beiden sind im Gegensatz zu Quarz und MEMS deutlich temperaturabhängiger. Hast Du ein konkretes Problem? fchk
Gast
#6202911
Die Frequenzabweichung (Stabilität und Drift) kommt immer von der jeweils WIRKSAMEN Taktfrequenz. Nutzt man den internen RC-Oszillator, ist sein Verhalten (Grenzen siehe Datenblatt des µC) maßgeblich. Nutzt man einen externen Oszillator an CLKI, ist dessen Verhalten maßgeblich. (Grenzen siehe Datenblatt des Oszillators) Nutzt man einen externen Quarz an XTAL1 / XTAL2 ist das Gesamtbild aus Quarz und Oszillatorschaltung des µC maßgeblich. Erfahrungsgemäß lassen sich wenige 10 ppm Drift über einen Temperaturbereich von z.B. 10...40° C erreichen. Die NUTZUNG einer Taktquelle erfordert natürlich das entsprechende Programmieren der zugehörigen Fuse-Bits. Ausgenommen davon sind bei AVRs z.B. Zeiten beim EEPROM- Zugriff, oder Watchdog-Timings, die immer aus einem internen RC-Oszillator gebildet werden.
Gast
#6202969
c-hater schrieb: > Bene schrieb: > > lässt sich die Frequenzabweichung (Stabilität und Drift) der internen > Clocks (z.B. auch interne PLL) oder auch nach außen geführte Clocks > (I2C, SPI, PWM etc.) immer auf den angeschlossenen Quartz zurückführen? > > Nö. Natürlich nur dann, wenn überhaupt einer angeschlossen ist und der > dann auch tatsächlich als Taktquelle verwendet wird. Ganz so ahnungslos bin ich dann nun auch wieder nicht. Eure Antworten haben mir aber schon weitergeholfen. Frank K. schrieb: > > Hast Du ein konkretes Problem? > Zwei größere MEMS Mikrofon Arrays sind geplant, die durch zwei uCs ausgelesen werden. Beide Mikrocontroller sollen zunächst einmal nicht synchronisiert werden. Zumindest soll jeder seinen eigenen Takt erzeugen und den der Mikrofone. Beide sollen jedoch durch ein Triggersignal ca 20 Sekunden Daten erfassen. Ich möchte zuerst einmal den möglichen Fehler bzgl. Abweichung der Abtastfrequenz ermitteln, hinsichtlich Frequenzstabilität und Drift. Hallo, die größtmögliche Abweichung beträgt exakt eine Periodendauer. Diese hängt vom I/O Porttakt ab. Bsp. normaler ATmega durchgehend getakteten mit 20MHz wären das 50ns. Wenn du beide µC mit gemeinsamen Reset versiehst, laufen sie zumindestens zur gleichen Zeit los, was den möglichen Taktdrift über die Messzeit verringert. Mehrfach gemessen und für konstant befunden kannste den Fehler vielleicht sogar am Ende rausrechnen. Die Quarze sind doch spezifiziert. Ein normaler Billig Quarz fuer 20 cents macht etwa 100ppm/K. Ein Uhrenquarz ist etwas besser und macht 10ppm/K. Wenn etwas synchron sein soll, sollte man dieselbe Quelle verwenden. Alternativ kann man auch den internen RC verwenden und mehrere solcher Systeme auf eine gemeinsame Quelle synchronisieren.
Gast
#6203273
Bei einer Vervielfachung des Taktes mittel PLL sollte man bedenken, dass die Taktflanken jittern, was durchaus einige Funktionen beeinträchtigen kann (z.B. Signalerzeugung und Zeitmessung mittels Timer). Wobei auch Quarzoszillatoren nicht ganz jitterfrei sind. https://de.wikipedia.org/wiki/Jitter Ja, das Phasenrauschen, welches einen direkten Bezug zum Jitter hat, nimmt bei einer Verzehnfachung der Frequenz um 10dB zu. Aendert die frequenz aber nicht.
Gast
#6203683
Joggel E. schrieb: > nimmt bei einer Verzehnfachung der Frequenz um 10dB zu. Nein, um 20dB. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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