Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Quarz ESR zu hoch Auswirkungen


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von Uwe (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe einmal eine Frage zum ESR von Quarzoszillatoren.

Was kann passieren wenn ein Quarz mit einem höheren ESR(ca. 60 Ohm) an 
einem µC angeschlossen wird als vom µC(<40 Ohm) spezifiziert ist. Ich 
weiß, einfach einen Quarz nehmen dr passt, mich interessieren aber die 
Auswirkungen.

Vielen Dank und viele Grüße

von Klaus R. (klara)


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Der Quarz wird vermutlich nicht schwingen.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus R. schrieb:
> Der Quarz wird vermutlich nicht schwingen.

Oder aber er schwingt viel langsamer an als gewünscht. U. U. ist der 
Takt damit noch nicht stabil, wenn die davon zu taktende Logikschaltung 
mit der Arbeit beginnt.

von Peter R. (pnu)


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Jörg W. schrieb:
> Oder aber er schwingt viel langsamer an als gewünscht. U. U. ist der
> Takt damit noch nicht stabil, wenn die davon zu taktende Logikschaltung
> mit der Arbeit beginnt.

Deshalb gibt es auch bei den fuses vieler Kontroller die Möglichkeit,die 
Wartezeit auf groß einzustellen, z.B. auf 64 ms.

Auch an den Grenzen des Temperatur- oder Spannnungsbereichs kann es zu 
Ausfällen des Oszillators kommen.

von Peter D. (peda)


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Frühere MCs (80C31) hatten Oszillatorschaltungen, die waren sehr 
schwingfreudig, da konnte man nichts falsch machen. Ob Quarz, Resonator, 
LC-Glied, alles schwingt stabil. Die Mittenspannung beträgt ~2,5V.

Heutzutage ist Strom sparen angesagt, die Amplitude ist oft deutlich <1V 
und die Schaltungen sind Mimosen bezüglich der Quarz- und 
Kondensatorwahl. Ich habs aufgegeben und setze nur noch 
Quarzoszillatoren ein. Die neueren AVRs haben sogar keine 
Oszillatorschaltung mehr, sondern nur noch einen externen Takteingang. 
Ältere AVRs hatten noch einen Full-Swing Mode.

In einem Fall war der interne Oszillator so störempfindlich, daß beim 
EMV-Test der AVR abgestürzt ist. Ein externer Quarzoszillator löste das 
Problem.

von Bauform B. (bauformb)


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Peter D. schrieb:
> Heutzutage ist Strom sparen angesagt, die Amplitude ist oft
> deutlich <1V und die Schaltungen sind Mimosen bezüglich der
> Quarz- und Kondensatorwahl.

Das harmoniert doch wunderbar mit den neumodischen SMD-Gehäusen. Die 
können außer klein evt. noch billig, aber sonst garnichts. Da passt 
einfach kein vernünftiger Quarz mehr rein und dank der Größe vertragen 
die nur noch µW. Und 40 Ohm ESR geht einfach nicht.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Kann es sein, dass die hybriden Quarz-Oszillatoren in den vergangenen 10 
Jahren drastisch billiger geworden sind?

Ich habe noch "Schweine teuer" in Erinnerung, aber die kosten ja kaum 
noch mehr, als lose Einzelteile (Quarz+Kondensatoren).

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Peter D. schrieb:
> Heutzutage ist Strom sparen angesagt, die Amplitude ist oft deutlich <1V
> und die Schaltungen sind Mimosen bezüglich der Quarz- und
> Kondensatorwahl

Hmm, seltsam, bei unserer Hardware gab's da nie Probleme.

Einen TCXO benutzen wir, wo es geboten ist (Funkanwendung), aber 
Controller, USB-Hub-Chip etc. laufen alle stinknormal mit einem Quarz.

von Peter D. (peda)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Kann es sein, dass die hybriden Quarz-Oszillatoren in den vergangenen 10
> Jahren drastisch billiger geworden sind?

Ja.
Für den AT90CAN128 setze ich den hier ein:
https://de.farnell.com/search?st=mcsjk-6nc1-16.00-25-b

von Uwe, (Gast)


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Hallo zusammen,

vielen Dank für die vielen Antworten. Die EMV Problematik bei den 
kleinen Amplituden kann ich nur bestätigen. Wir bauen auch Geräte die 
direkt am Netz hängen, da ist das mit der EMV schon kritischer. Also L 
oder N können schonmal Ground der Schaltung sein.
Diesmal ist es aber der Platz der keinen größeren Quarz zulässt und 
somit ist der ESR entsprechend größer. Er schwingt an, aber wer weiß ob 
er es auch in Zukunft immer tut. Ich werde also nochmal auf die Suche 
gehen.

Danke.

von Olaf (Gast)


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> Hmm, seltsam, bei unserer Hardware gab's da nie Probleme.

Ist eine Frage von Bordlayout und Temperaturbereich. Man muss schon 
etwas aufpassen damit man keine Ueberraschungen erlebt.

> Einen TCXO benutzen wir, wo es geboten ist (Funkanwendung), aber
> Controller, USB-Hub-Chip etc. laufen alle stinknormal mit einem Quarz.

Du koenntest da ja auch irgendeinen Oszillator nehmen. Du bezahlst das 
nur mit 3mA extra Stromverbrauch.

Olaf

von Julius (Gast)


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>Der Quarz wird vermutlich nicht schwingen.
Oder er schwingt. Aber nur auf dem Labortisch. Im Feld bei Hoch- oder 
Tieftemperatur setzt die Elektronik dann aus.
Deshalb währen der Entwicklung immer die Anschwingreserve ermitteln und 
beurteilen!

von Thomas ". (tomoliver51)


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Uwe schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich habe einmal eine Frage zum ESR von Quarzoszillatoren.
>
> Was kann passieren wenn ein Quarz mit einem höheren ESR(ca. 60 Ohm) an
> einem µC angeschlossen wird als vom µC(<40 Ohm) spezifiziert ist. Ich
> weiß, einfach einen Quarz nehmen dr passt, mich interessieren aber die
> Auswirkungen.
>
> Vielen Dank und viele Grüße
Schau mal im Datenblatt nach

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Peter R. schrieb:

> Deshalb gibt es auch bei den fuses vieler Kontroller die Möglichkeit,die
> Wartezeit auf groß einzustellen, z.B. auf 64 ms.

Bei den meisten Controllern kannst Du auch die Treiberleistung für den 
Oszillator einstellen. Den Wert wählt man dann passend zum ESR. Leider 
schreiben nicht alle Controllerhersteller "drive level select" an das 
Register dran, oft verbirgt sich das hinter Angaben wie "lowspeed, 4..8 
MHz, 8..16 MHz, full swing amplitude". Der Quarzhersteller weiss aber 
üblicherweise was zu tun ist und weist im Review darauf hin.

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