Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik HILFE Quarz schwingt auf GNG


von Borsty B. (mantabernd)


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Guten Abend zusammen,

mir ist soeben aufgefallen dass mein GND schwingt, und zwar vom Quarz 
aus.

Mir ist es anfangs gar nicht aufgefallen, bis sich das Schwingen auf 
meine Endstufe verschleppt hat und dort auf die Amplitude mit 101kHz 
moduliert hat.

Nach genauerem Nachforschen mit dem Oszi hab ich gesehen dass der GND 
Bereich um den Quarz ebenfalls mitschwingt, auch der GND Pin vom µC ist 
betroffen :(

Liegt das daran dass ich eine durchgehende Massefläche auf beiden Layern 
um den Quarz hab?

Und nun die wichtigste Frage: Kann man dagegen was machen??

Vielen, vielen Dank!
Gruß
Bernhard

P.S. Teil der Schaltung liegt im Anhang!

von holger (Gast)


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>mir ist soeben aufgefallen dass mein GND schwingt, und zwar vom Quarz
>aus.

Schwachsinn. Das Ding schwingt mit höchstens ein paar Microwatt.

von Borsty B. (mantabernd)


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Hmm... aber irgendwo muss das Schwingen doch herkommen.

Achja, das hab ich vergessen, es sind ca. 12mV am Oszi.

Rund um den Quarz schwingt es mehr, am anderen Ende der Schaltung fast 
gar nicht mehr.

von René Z. (dens)


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von Borsty B. (mantabernd)


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Wow ok danke :)

Ich hab das ganz ehrlich noch nie wirklich beachtet es hat immer 
funktioniert aber ok in Zukunft werd ich das in meine Designs mit 
einfließen lassen.

D.h. jetzt in meinem Fall die Massefläche freikratzen und das Gehäuse 
vom Quarz auf GND legen?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Nein. Das heisst: einen Trennschnitt um den Quarz und seine 
Kondensatoren herum machen, dass diese Ströme nur auf den beiden 
Quadratzentimetern um den Quarz herum fliessen können.

Allerdings habe.ich den Verdacht, dass dir auch die Sache mit den 
Entkopplungs-kondensatoren noch nicht ganz geläufig ist...

von Borsty B. (mantabernd)


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Ok alles klar werde den Schnitt machen.

Was genau meinst du mit Entkopplung? Die beiden Kondensatoren vom Quarz?

Für die Entkopplung des µC hab ich direkt am 5V Pin einen 100nF 
angebracht.

Analog und Digitalmasse kommt in dieser Schaltung zusammen, 
Brummprobleme hatte ich allerdings noch keine.

von Peter D. (peda)


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Ich mach Dir nur sehr wenig Hoffnung, daß es mit anderer 
Quarzverdrahtung besser wird.
Die Quarzströme sind nicht so riesig, daß man damit ne Plane versauen 
kann.
Außerdem sind sie schön sinusförmig (kaum Oberwellen).
Und wenn die Erdung des Quarzgehäuses wirklich einen Effekt hätte, dann 
hätten die Hersteller auch einen Anschluß dafür vorgesehen.

Die 101kHz kommen garantiert woanders her.


Peter

von Peter D. (peda)


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Was für ein MC ist denn das?
Mit Pin 20 und Pin 24 an GND kenne ich keinen.


Peter

von Bernhard W. (Gast)


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Es ist ein Atmel 89C52, Quarz ist ein 12MHz.

Ich werd es morgen Abend mal mit der Auftrennung der Massefläche testen.

von Peter D. (peda)


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Bernhard W. schrieb:
> Es ist ein Atmel 89C52

Dann solltest Du besser mal den Kurzschluß von P2.3 nach GND auftrennen.
Wenn der als Ausgang angesteuert wird, dann kann das richtig Feuer auf 
GND/VCC geben.


Peter

von Bernhard W. (Gast)


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Danke für den Hinweis, dieser Pin arbeitet als Eingang und ist für's 
umschalten zwischen LCD und VFD Betrieb zuständig. Das ist somit schon 
ok und wohl nicht die Ursache.

Trotzdem Danke für die Überlegung.

von holger (Gast)


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>Danke für den Hinweis, dieser Pin arbeitet als Eingang und ist für's
>umschalten zwischen LCD und VFD Betrieb zuständig. Das ist somit schon
>ok und wohl nicht die Ursache.

Ein VFD? Na da haben wir ja den Störer. Die Dinger ziehen
locker mal 400mA und haben einen Schaltwandler on Board.

von Borsty B. (mantabernd)


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Nein, nein ich habe kein VFD sondern ein OLED Display im Einsatz und an 
dem liegt es nicht.

Der Zustand des Pins entscheidet lediglich über den Modus, das heißt 
nicht automatisch dass ein VFD dranhängt ;-))

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Bernhard W. schrieb:
> Nein, nein ich habe kein VFD sondern ein OLED Display im Einsatz und an
> dem liegt es nicht.
Und warum liegt es nicht an dem? Soweit ich weiß, benötigen die auch 
eine relativ hohe Spannung -> Schaltwandler.

von Borsty B. (mantabernd)


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Bei mir braucht das Display keine 10mA, wenn ich es ausstecke schwingt 
die Schaltung weiter, also nein es liegt nicht am Display ;-)

Interessant ist halt dass die Schwingung auf GND am PIN20 des µC, also 
der Massepunkt direkt neben dem Quarz am heftigsten Schiwngt, umso 
weiter ich von diesem Punkt weggehe desto geringer werden die 
Schwingungen.

Daher meine Vermutung dass es vom Quarz kommt.

von spess53 (Gast)


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Hi

>Daher meine Vermutung dass es vom Quarz kommt.

Eher vom Quarzoszillator. Gegen was misst du denn die Schwingung?

MfG Spess

von Helmut L. (helmi1)


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Bernhard W. schrieb:
> Danke für den Hinweis, dieser Pin arbeitet als Eingang und ist für's
> umschalten zwischen LCD und VFD Betrieb zuständig. Das ist somit schon
> ok und wohl nicht die Ursache.

Trotzdem schaltet man Portpin die als Ein/Ausgang zu konfigurieren sind 
nicht direkt auf GND oder VCC sondern immer mit einem kleinen Widerstand 
dazwischen falls mal der Pin als Ausgang geschaltet wird.


Wie hast du eigentlich die Massestrippe vom Tastkopf angeschlossen?
Ueber das uebliche kleine Kabel mit der Krokoklemmen oder direkt am GND 
Ring vom Tastkopf?

von Borsty B. (mantabernd)


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>Daher meine Vermutung dass es vom Quarz kommt.

>>Eher vom Quarzoszillator. Gegen was misst du denn die Schwingung?

Die Schwingnung miss ich gegen GND, also das kleine Kabel am Tastkopf an 
den GND Anschluss der Platine (wo auch die Netzteilspannung ankommt) und 
mit dem Tastkopf dann an die verschiedenen GND Punkte.

Wenn ich den Tastkopf an den GND Anschluss an dem auch das kleine Kabel 
angeschlossen ist hinhebe sehe ich lediglich ein minimales Rauschen auf 
dem Oszi, nimm ich den Tastkopf und halte ihn direkt an PIN 20 am µC 
sehe ich ein ordentliches Schwingen (heftiges Signalwirrwarr wo aber die 
Welle des Quarzes erkennbar ist).

Diese Schwingungen sehe ich an unterschiedlichen Massepunkten der 
Schaltung, jedoch nehem sie ab umso weiter ich vom Quarz entfernt messe. 
GND Referenzpunkt vom Oszi ist wie eben schon geschrieben die 
Anschlussklemme der Platine. Auf +/-15V und +5V habe ich keine 
Schwingungen.

Das alles hält sich im mV Bereich, 12mV sind das Maximum was ich 
gemessen habe.

von spess53 (Gast)


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Hi

>Das alles hält sich im mV Bereich, 12mV sind das Maximum was ich
>gemessen habe.

In der Größenordnung kannst du in jeder getakteten Schaltung auf GND 
etwas 'messen'.

MfG Spess

von Borsty B. (mantabernd)


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Naja ... mich würde es ja nicht stören wenn ich auf GND "irgendwas" 
messe solange sich diese Störsignale nicht auf meine Endstufe auswirken 
würden.

Die Endstufe funktioniert ohne das Signal der Steuerplatine einwandfrei, 
keinerlei Schwingen oder Ähnliches.

von Helmut L. (helmi1)


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spess53 schrieb:
> In der Größenordnung kannst du in jeder getakteten Schaltung auf GND
> etwas 'messen'.

Ist bei mir genauso.

Bernhard W. schrieb:
> Die Schwingnung miss ich gegen GND, also das kleine Kabel am Tastkopf an
> den GND Anschluss der Platine (wo auch die Netzteilspannung ankommt) und
> mit dem Tastkopf dann an die verschiedenen GND Punkte.

Dann nimm mal den Ring vorne am Tastkopf als GND Anschluss.

von Helmut L. (helmi1)


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Bernhard W. schrieb:
> Die Endstufe funktioniert ohne das Signal der Steuerplatine einwandfrei,
> keinerlei Schwingen oder Ähnliches.

Welche Endstufe?

Hast du den auf dem Controllerboard keine Filter fuer die Versorgung 
etc. drin?

von Borsty B. (mantabernd)


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Zwei STK4044XI Hybrid IC's...

Nein Filter sind keine drin, Versorgung läuft folgendermaßen ab:

Trafo 2 x 15V - Gleichrichter und Siebung 2 x 1000µF und 330nF ->

-> einmal DC/DC Wandler für +5V
-> 7815 mit je 100nF am Pin IN und Pin OUT
-> 7915 mit je 100nF am Pin IN und Pin OUT

alles gemeinsame Masse.

Das sind dann die drei Versorgungsleitungen die zur Steuerplatine gehen.

von Helmut L. (helmi1)


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Bernhard W. schrieb:
> Nein Filter sind keine drin, Versorgung läuft folgendermaßen ab:

Die solltes du aber da reinmachen. Bei Geraeten die Analoge 
Signalverarbeitung im mV Bereich machen und gleichzeitigen Digitalteil, 
gehoert in die Versorgung des Digitalteiles immer ein Filter.

von Borsty B. (mantabernd)


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ok... auch wenn ein DC/DC Wandler drin hängt?
Mit Filter meinst du LC-Glied nach dem DC/DC Wandler bzw. den beiden 
Spannungsreglern?

von Helmut L. (helmi1)


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Bernhard W. schrieb:
> ok... auch wenn ein DC/DC Wandler drin hängt?

Die spucken doch jede Menge Stoerungen zumindest die billigen.

> Mit Filter meinst du LC-Glied nach dem DC/DC Wandler bzw. den beiden
> Spannungsreglern?

Richtig.

von Borsty B. (mantabernd)


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OK alles klar vielen Dank werde entsprechende LC Glieder nachrüsten.

Außerdem werde ich heute Abend die Schaltung mit meinem Labornetzgerät 
betreiben und dann nochmal messen. Es ist ein altes analoges BEHA Gerät 
aus dem eine absolut saubere Spannung kommt.
Wenn es dann nicht mehr schwingt weiß ich dass es am Netzteil liegt.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Poste doch mal ein Bild von Deinem Aufbau, auf dem man auch den Tastkopf 
erkennen kann, und den von Dir gewählten Massepunkt, und wie der mit dem 
Oszilloskop verbunden ist.

von Borsty B. (mantabernd)


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So nun ist es sicher, der Amp oder die Schaltung haben einen Schlag.

Ich weiß nicht warum ich das nicht bereits gestern gemerkt hab, geprüft 
hab ich es aber anscheinend nicht vernünftig.... Wenn ich den Eingang 
der Endstufe kurzschließe schwingt die Kiste weiter!! Es hat also NICHTS 
mit der Digitalschaltung zu tun.

Der eine Kanal schwingt ziemlich heftig (siehe Bild 1), der andere nur 
leicht und nicht so gleichmäßig (Bild 3). Ich muss mich jetzt am 
Wochenende hinsetzen und den Fehler in der Ampschaltung suchen. Bild 2 
zeigt noch die Freuqenz mit der dieser Amp schwingt.

Bild Nummer 4 zeigt noch "wie" ich messe^^
Bild Nummer 5 die Schaltung in der Draufsicht.

Danke für eure Ratschläge und Gruß,
Bernhard

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Sieht ja schön und gut aus. Aber wenn ich schon sehe, dass die dicksten 
Kondensatoren ganz rechts am Rand sind und gar nicht in der Nähe von der 
linken Verstärkerstufe, dann zweifel ich so recht, ob das mit dem von 
dir gemachten Layout auch überhaupt hinhaut.

Gibts da Pläne zu?

von HildeK (Gast)


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Bernhard W. schrieb:
> Bild Nummer 4 zeigt noch "wie" ich messe^^

Siehst du den kleinen Massering an deinem Tastkopf? Halte den mal dahin, 
wo die Krokoklemme angeschlossen ist und messe das nochmals. Ideal wäre 
eine kleine Feder mit Spitze, die um diesen Massering geht. Dann kannst 
du die Masse recht knapp am Messpunkt aufnehmen.
Das, was du dann siehst, ist der Wahrheit schon sehr viel näher ....

Alleine der Kreis, den dein Tastkopf über das nette Massekabel 
aufspannt, reicht schon für alle möglichen messbaren Einstreuungen.

von Borsty B. (mantabernd)


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>Gibts da Pläne zu?

Logisch -> Anhang! (Bitte beachtet, ich weiß dass das Layout Bullshit 
ist es war mein allererstes Projekt in eagle und allgemein betreibe ich 
Elektronik aus reinem Hobby, mittlerweile weiß ich dass man es anders 
machen sollte).

Links unten ist ein Clipping Detector und rechts unten die 
Lüftersteuerung. Beides funktioniert einwandfrei. Beim Anschluss für den 
Steuerbus findet man noch ein Logikgatter und zwei Optokoppler die das 
Clippingsignal zum µC schicken der dann die Lautstärke herunterfährt. 
Das haut alles einwandfrei hin!
µPC1237 ist eine LS Schutzschaltung die meiner Meinung nach auch 
funktioniert (hat noch nie eingegriffen und die STK's sind anscheinend 
kurschlussfest) Genauso gibt es über AC in noch eine Überwachnug der 
Trafosspannung.

>Alleine der Kreis, den dein Tastkopf über das nette Massekabel
>aufspannt, reicht schon für alle möglichen messbaren Einstreuungen.

Brachte keine Änderung, aber danke für den Hinweis werd ich in Zukunft 
vorallem bei HF Signalen beachten!

@ALL:

Ist es denn überhaupt sonderlich schlimm wenn der Amp mit 101kHz bei 
einer Amplitude von ca. 12mV schwingt?? Hören tut man es nicht und es 
belastet den Amp ja auch nicht, oder?

Gruß
Bernhard

von Ralph B. (rberres)


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Bernhard W. schrieb:
> Ist es denn überhaupt sonderlich schlimm wenn der Amp mit 101kHz bei
>
> einer Amplitude von ca. 12mV schwingt?? Hören tut man es nicht und es
>
> belastet den Amp ja auch nicht, oder?

Au Weia !

von Borsty B. (mantabernd)


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>Au Weia !

OK... ok... dumme Frage...

von Ralph B. (rberres)


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Wenn ein Verstärker ( wenn auch nur´mit 12mV am Ausgang) schwingt, ist 
sein Impulsverhalten auch katastrophal. Steuere mal deinen Verstärker 
mit einen Rechtecksignal an, und beobachte die Ausgangsspannung. Ist es 
da noch ein Rechtecksignal? Oder ist es ein Rechtecksignal, welches ein 
mit einer E-Funktion abklingendes HF Gerümpel überlagert ist?

Ein Verstärker muss unter allen Umständen stabil arbeiten. Wenn er das 
macht, schwingt er auch nicht.

Im übrigen wird das Hochtonchassis einer Lautsprecherbox massiv 
gefährdet, wenn so ein HF überlagertes Signal am Lautsprecher anliegt. 
Das Hochtonchassis ( auch einer 150Watt Box ) hält effektiv vielleicht 
eine Leistung von 2-5 Watt aus. Oft sogar weniger.

Ralph Berres

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