Quarz: Fehler durch falsche Kondensatoren konstant?

[Lisa (Gast)]

Ich habe einen Uhrenquarz, der laut Datenblatt 6pF und 12.5pF 
Lastkapazität braucht: „Standard Load Capacitances: 6pF and 12.5pF“
Ich habe aber nur 22pF Kondis zu Hause. Mir ist klar, dass die Frequenz 
nicht ganz stimmt, wenn ich diese Kondis verwende, ist der Fehler aber 
konstant?
Ich hatte vor, einen eventuellen Fehler per Software im µC zu 
korrigieren, mit den falschen Kondis hebe ich dann mehr Fehler zu 
korrigieren, das ist für mich kein Problem.
Ich komme jetzt zur Frage, wie konstant der Fehler ist, der durch die 
falsche Kapazität verursachen wir. Natürlich wird der Quarz immer einen 
Temperaturkoeffizient haben, aber wird der durch die falschen Kondis 
schlechter?

[Lisa (Gast)]

Falls es relevant ist: Im Anhang das Datenblatt...

[Amateur (Gast)]

Im Zweifelsfalle ist der Fehler unendlich - sprich das Teil zappelt 
nicht.

Allerdings ist die dann generierte Frequenz von Null Herz extrem 
konstant.

Früher hat man mit Abstimmkondensatoren Quarze "gezogen/verstimmt", aber 
nur in einem sehr schmalen Bereich.

[Lisa (Gast)]

Amateur schrieb:
> Im Zweifelsfalle ist der Fehler unendlich - sprich das Teil zappelt
> nicht.
Der Quarz schwingt mit 40ppm zu langsam.

[oszi40 (Gast)]

Lisa schrieb:
> Ich habe aber nur 22pF Kondis zu Hause.

Überlege welchen Wert eine Reihenschaltung von 2x22 pF ergeben könnte!
TK siehe Datenblatt.

[Ulli N. (Gast)]

Lisa schrieb:
> Ich hatte vor, einen eventuellen Fehler per Software im µC zu
> korrigieren, mit den falschen Kondis hebe ich dann mehr Fehler zu
> korrigieren, das ist für mich kein Problem.

Vielleicht ein bizarrer Gedanke, aber warum besorgst du dir nicht einen 
passenden Kondensator und verwendest die gesparte Zeit für etwas 
sinnvolleres?

[Matthias Kattelmann (Gast)]

Hallo

Was die Kondensatoren sich verändern, ist unterschiedlich. Manche altern 
weniger, manche mehr, ist auch temperaturmäßig unterschiedlich.
Aus Induktivitäten und Kondensatoren gebildete Konstanten sind jedoch 
immer viel unbeständiger als eine Konstante Quarzfrequenz.
Hilfreich ist auch der Hinweis, das Kondensatoren einen Quarz nur 
relativ wenig ziehen können.

So wie ich das aus Datenblättern etc. verstanden habe, ist das größte 
Problem ein nichtschwingender Quarz, weil irgendeine kapazitive Last 
oder so nicht stimmt oder eine Impedanz angepasst werden muss oder so.

Außerdem haben diverse Schaltkreisein- und -ausgänge schon eine 
Kapazität.

Du kannst es danach einmal ohne Kondensatoren versuchen, und wenn der 
Quarz nicht schwingen sollte, ich hab in alten Armbanduhren 
Miniaturdrehkondensatoren gesehen. Mit (1)Drehkondensatoren sollte es 
ganz genau gehen, wenn man eine Abgleichmöglichkeit hat.

Ansonsten, Kondensatoren in Reihe schalten, oder die Leiterplatte 
beidseitig mit Kupfer als Kondensator verwenden.
Möchtest Du eine Kompensation mit Software machen gibt, es die 
großartige Möglichkeit, eine Atomuhr zum Abgleich heranzuziehen(DCF77), 
und die Quarzschaltung hat nur noch den Fehler der natürlichen Alterung 
sowie des sehr geringen Temperatureinflusses.

Bitte als unverbindlichen Vorschlag betrachten.

MfG
Matthias

[Lisa (Gast)]

oszi40 schrieb:
> Überlege welchen Wert eine Reihenschaltung von 2x22 pF ergeben könnte!
Die Platine habe ist schon gefertigt.

Ulli N. schrieb:
> Vielleicht ein bizarrer Gedanke, aber warum besorgst du dir nicht einen
> passenden Kondensator und verwendest die gesparte Zeit für etwas
> sinnvolleres?
Ich wollte die Kompensation auch machen bevor ich herausgefunden habe, 
dass ich die falschen Kondis bestellt habe.

Matthias Kattelmann schrieb:
> Was die Kondensatoren sich verändern, ist unterschiedlich. Manche altern
> weniger, manche mehr, ist auch temperaturmäßig unterschiedlich.
Das Problem würde ich bei der richtigen Kapazität auch haben...

Matthias Kattelmann schrieb:
> Möchtest Du eine Kompensation mit Software machen gibt, es die
> großartige Möglichkeit, eine Atomuhr zum Abgleich heranzuziehen(DCF77)
Die 40ppm abweichung habe ich mit einem GPS Empfänger (auch Atomuhr) als 
Referenz gemessen. Ich habe eine Minute lang die Frequenz gezählt.

Andere Kondensatoren oder Reihenschaltung als Lösung sind mir auch 
eingefallen, ist aber mit mehr Aufwand verbunden, als nur die Software 
ein bisschen zu ändern. Da ich die Kompensation sowieso machen wollte, 
ändert das sehr wenig an der Software.

Bei dieser Frage ging es mir aber vor allem darum herauszufinden ob die 
falschen Kondis, abgesehen vom größeren Fehler, einen negativen Einfluss 
auf den Quarzoszillator haben.

[Lisa (Gast)]

Und das mit der Kompensation hätte ich mir so vorgestellt:
(1/40)*10^6 = 25000. Ich habe nach 25000 (~7h)Sekunden also einen Fehler 
von einer Sekunden. Ich Zähle neben der Uhrzeit auch die Sekunden in 
einer 16bit Zahl, wenn sie 25000 erreicht haben erhöhe ich die Uhrzeit 
um eine Sekunde und setze den Zähler wider auf null. So habe ich zwar 
kurzzeitig einen Fehler von einer Sekunde, das wird man aber kaum 
merken, da die Uhr nur die Minuten und Stunden anzeigt.
Wenn die 40ppm Fehler konstant sind, wäre das eine zufriedenstellende 
Lösung…
Und die Temperatur sollte relativ konstant sein, da die Uhr in meinem 
Wohnzimmer an der Wand hängen soll.

[Lisa (Gast)]

Im Timer Interrupt würde das dann so aussehen. Ich verwende einen 16bit 
Timer, habe also alle zwei Sekunden ein Interrupt.

...
  sec+=2;
  if(sec>=60)
  {
    sec-=6;
    min++;
  }
  if(min>=60)
  {
    min=0;
    hour++;
  }
  if(hour>=24)
    hour=0;
  
  sec_counter+=2;
  if(sec_counter>=25000)
  {
    sec++;
    sec_counter=0;
  }
...

Noch eine kurze Frage zu C:

#define error_ppm 40  
.
.
.
if(sec_counter>=(1000000/error_ppm))

Würde der Compiler/Präprozessor das (1000000/error_ppm) ausrechnen, oder 
müsste der µC das jedes Mal rechnen?

[Tim (Gast)]

>Würde der Compiler/Präprozessor das (1000000/error_ppm) ausrechnen, oder
>müsste der µC das jedes Mal rechnen?

Der Präprozessor mach nur 40 aus den error_ppm. Mehr nicht.
Ein moderner Compiler ersetzt das bei aktiver Optimierung
gegen eine Konstante. Und ohne Optimierung willst du den
eh nicht verwenden....

AVR - Die genaue Sekunde / RTC

Und wegen deinem Uhrenquarz: Wo ist der angeschlossen?
Teilweise haben die Treiberschaltungen die Cs schon integriert.

[Stryker (Gast)]

if(sec_counter>=(1000000/error_ppm))

> Würde der Compiler/Präprozessor das (1000000/error_ppm) ausrechnen, oder
> müsste der µC das jedes Mal rechnen?

Gehen wir mal durch:

1. Präprozessor ersetzt error_ppm durch 40
2. Compiler sieht unabhängigen Ausdruck und ersetzt diesen durch 25000
3. Es steht dann dort:

if(sec_counter>=25000)

Das ganze nur in MaCo...

[Lisa (Gast)]

Tim schrieb:
> Wo ist der angeschlossen?
Am Timer1 Oszillator eines PIC16F877A

Stryker schrieb:
>1. Präprozessor ersetzt error_ppm durch 40
>2. Compiler sieht unabhängigen Ausdruck und ersetzt diesen durch 25000
>3. Es steht dann dort:
>if(sec_counter>=25000)
Das ist gut. Mir gefällt die Lösung mit dem Define nämlich besser als 
einfach 25000 ins if zu schreiben.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Wieviel Kapazität hat denn der PIC, der geht ja in die Lastkapazität 
ein?

Lisa schrieb:
> Die Platine habe ist schon gefertigt.

Manchmal verstehe ich es echt nicht. Platine ätzen und bohren ist drin, 
aber Kondensatoren dafür zu besorgen, nicht?

[Lisa (Gast)]

Matthias Sch. schrieb:
> Manchmal verstehe ich es echt nicht. Platine ätzen und bohren ist drin,
> aber Kondensatoren dafür zu besorgen, nicht?

OK,… ich habe einen Fehler gemacht, ich bin auch nur ein Mensch. Ich 
habe über die Kondensatoren nicht nachgedacht, weil ich 100x 22pF für 
Quarze zu Hause habe und das Datenblatt nicht gelesen habe. Weil der 
Oszillator 50ppm zu langsam war habe ich das  Datenblatt angeschaut und 
gesehen, dass ich die falsche Kapazität habe.
Dass die richtigen Kondis mein Problem lösen könnten ist mir klar, ich 
habe jetzt aber die Falschen zu Hause und versuche das Beste daraus zu 
machen. Weil ich die Kompensation sowieso machen wollte spricht nichts 
dagegen einfach diese Kondis zu verwenden, außer der Fehler ist nicht 
konstant 40ppm oder der Temperaturkoeffizient wird viel schlechter.

Und von allen Antworten bis jetzt ist noch niemand auf meine Frage 
eingegangen. Wozu die Frage beantworten, wenn man den TO auch Tipps 
geben kann, nach denen er gar nicht gefragt hat…

[Rudi Radlos (Gast)]

Lisa schrieb:
> dagegen einfach diese Kondis zu verwenden, außer der Fehler ist nicht
> konstant 40ppm oder der Temperaturkoeffizient wird viel schlechter.

Ein C kann -50 bis +100% seines Wertes und einen TK haben, der im 
Datenblatt steht. Ob der REST der Schaltung seine Kapazität verändert, 
wissen wir auch nicht. Bau die angegeben Werte ein und teste selbst.

[m.n. (Gast)]

Lisa schrieb:
> Der Quarz schwingt mit 40ppm zu langsam.

Wie groß ist die Abweichung, wenn Du die 22pF wegläßt?

[Lisa (Gast)]

Rudi Radlos schrieb:
> Ein C kann -50 bis +100% seines Wertes und einen TK haben,
Das gilt für die richtigen Kondis auch.

[Peter R. (pnu)]

Ein falscher Kondensatorwert verschiebt zunächst die Frequenz, erst bei 
größeren Abweichungen wird die Schwingfähigkeit des Oszillators 
beeinträchtigt.

Was die Frequenzverschiebung angeht, wirken sich Änderungen an den 
Kondensatoren natürlich aus. Man nimmt deshalb auch NP0-Kondenstoren. 
Allerdings braucht man nicht mit großen Änderungen zu rechnen, wenn der 
Quarz nicht ganz an die Ecke getrieben wurde.

So grob geschätzt: wenn der Quarz durch die Cs um 40 ppm gezogen wurde, 
müssen die Cs sich schon um 10% ändern damit 4ppm Fehler dadurch 
entstehen.
Alleine der Temperaturgang beträgt bei einem guten Quarz so plusminus 
20ppm, also braucht man sich um die 4ppm keinen Kopf zu machen.

Wenn man besser als 20ppm haben will, muss man extra dafür hergestellte 
Quarze mit enger Toleranz des Temperaturganges verwenden und sogar 
quarzabhängig kompensieren.

Bei Uhrenquarzen ist der Tempverlauf eine Parabel. Aber der 
Scheitelpunkt und die Krümmung verlaufen je nach Schnittwinkel bei der 
Herstellung unterschiedlich. Da muss individuell für den einzelnen Quarz 
kompensiert werden, wenn man größeren Tempbereich oder Abweichung 
kleiner 5ppm haben will.

Dazu kommt auch eine gewisse Alterung der Quarze. Die liegt so im 
5ppm-pro-Jahr-Bereich, wenns gute Qaurze sind.

[m.n. (Gast)]

Peter R. schrieb:
> Dazu kommt auch eine gewisse Alterung der Quarze. Die liegt so im
> 5ppm-pro-Jahr-Bereich, wenns gute Qaurze sind.

Dann halten die ja 200000 Jahre!

[Dietrich L. (dietrichl)]

Peter R. schrieb:
> Wenn man besser als 20ppm haben will, muss man extra dafür hergestellte
> Quarze mit enger Toleranz des Temperaturganges verwenden und sogar
> quarzabhängig kompensieren.

Wobei die Oszillatorschaltung hier auch noch mitmischt. Wenn man eine 
genaue Frequenz haben will, braucht man schon fertige Quarzoszillatoren, 
die entsprechen getrimmt und kompensiert sind. Die Oszillatorschaltung 
in einem µC ist üblicherweise nicht so toll ...

Gruß Dietrich

[Peter D. (peda)]

Die Gangabweichung durch die Kondensatoren ist konstant, kann man also 
rausrechnen.

[oszi40 (Gast)]

Genau. Die Schaltung besteht nicht NUR aus dem Quarz. Der Rest hat auch 
noch Einfluss. Deshalb Test des Gesamtsystems bei der Spannung.

[6A66 (Gast)]

Lisa schrieb:
>> Im Zweifelsfalle ist der Fehler unendlich - sprich das Teil zappelt
>> nicht.
> Der Quarz schwingt mit 40ppm zu langsam.

Hallo Lisa,

du kannst
a) die 40ppm rausschätzen/rausrechnen, der Wert wird durch die 
Kondensatoren und über Raumtemperatur in etwa kosntant bleiben
b) zwei 22p in Serie nehmen um 11pF zu bekommen um die 40ppm zu 
verringern
c) eine zusätzliche Gangabweichung einplanen da nicht die Kondensatoren 
sondern der Quarz altert, das sind je nach Quarz schon mal auch bis zu 
10ppm oder mehr.

rgds

[Rudolph (Gast)]

Ähem, erstmal hast Du eines von zwei verschiedenen Bauteilen, nicht ein 
Bauteil mit zwei Werten.
Und dann ist das ein Uhrenquarz, das ist sowieso nicht das gleiche wie 
ein normaler Quarz.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Lisa schrieb:
> Der Quarz schwingt mit 40ppm zu langsam.

Das ist schon reichlich viel.  Die Uhrenquarze sind eigentlich besser.

Lisa schrieb:
> Dass die richtigen Kondis mein Problem lösen könnten ist mir klar, ich
> habe jetzt aber die Falschen zu Hause und versuche das Beste daraus zu
> machen.

Kannst du denn nicht einfach je zwei davon in Reihe schalten?  Bei
THT hat man dann eine Verbindung zwischen beiden oberhalb der Platine
„in der Luft“, bei SMD baut man sich einen “tombstone”:

     __*__
    / /^\ \
   / /   \ \
  / /     \ \
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

[Lisa (Gast)]

Abgesehen von Lösungen nach denen ich NICHT gefragt habe, ist auch eine 
Lösung zu meiner Frage aufgetaucht:
Peter Dannegger schrieb:
> Die Gangabweichung durch die Kondensatoren ist konstant, kann man also
> rausrechnen.

oszi40 schrieb:
> Die Schaltung besteht nicht NUR aus dem Quarz. Der Rest hat auch
> noch Einfluss. Deshalb Test des Gesamtsystems bei der Spannung.
Die Schaltung habe ich schon fertig gelötet, und ein Programm auf den µC 
geladen um die Frequenz zu messen und die Schaltung dazu mit dem 
Netzteil, dass ich danach verwenden will versorgt.

[6A66 (Gast)]

Lisa schrieb:
> Die Schaltung habe ich schon fertig gelötet, und ein Programm auf den µC
> geladen um die Frequenz zu messen und die Schaltung dazu mit dem
> Netzteil, dass ich danach verwenden will versorgt.

Hallo Lisa,

die beiden Kondensatoren kann man aber auch noch ändern, also vorsichtig 
auslöten und dann jeweils einen in Serie schalten (du hast davon ja noch 
98 Stück wenn ich das richtig in Erinnerung habe). Aber wie schon 
angemerkt: Raus"schätzen" respektive rausrechnen ist gleichzeitig 
möglich.

rgds

[Der Rächer der Transistormorde (Gast)]

Jörg Wunsch schrieb:
> Lisa schrieb:
>> Der Quarz schwingt mit 40ppm zu langsam.
>
> Das ist schon reichlich viel.  Die Uhrenquarze sind eigentlich besser.

Wenn man sich denn an die Vorgaben hält. Ansonsten ist ein Quarz auch 
kein magisches Wunderwerk das jeden Mist mitmacht sondern ein simpler 
Piezo der mechanisch so gebaut ist das er halt bei dieser oder jener 
Frequenz durch mechanische Änderung die Spannung auch wieder zurück 
gibt.

Ne Art Stimmgabel, mehr nicht. Wenn man die falsch bedämpft kommt auch 
nicht vernünftiges mehr bei raus.

Lisa schrieb:
> Mir ist klar, dass die Frequenz
> nicht ganz stimmt, wenn ich diese Kondis verwende, ist der Fehler aber
> konstant?

In/bei allen Temperaturbereichen und Spannungen, Quartz- und 
Kondensatortoleranzen sowie Verschmutzung und Alterung?

Das kann ich dir nicht beantworten ich vermute mal auch niemand sonst.


Eine Einstieg hab ich grad hier gepostet,

Beitrag "Re: PIC16 Layout Quarz vs. Block-C"

meiner Meinung nach macht es sich bezahlt diese das ein paarmal zu 
lesen.

[Ralph B. (rberres)]

40ppm zu ziehen ist schon heftig, aber meistens noch machbar.

Wenn der Quarz sich überhaupt soweit ziehen lässt und sauber schwingt, 
dürfte er aber auch weiterhin stabil schwingen.

Ralph Berres

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Lisa schrieb:
> Abgesehen von Lösungen nach denen ich NICHT gefragt habe, ist auch eine
> Lösung zu meiner Frage aufgetaucht

Dann schreib doch gleich, dass du nur die Lösungen hier wissen möchtest,
die dir auch in den Kram passen.  Wobei: eigentlich hättest du dir dann
die Antwort auch gleich selbst geben können, wenn du nur diese eine
akzeptieren willst, nicht wahr?

Peter hat seine Antwort nicht begründet, woher willst du also die
Sicherheit haben, dass genau diese Antwort auch korrekt ist?  Peter
hat zwar einiges an Lebenserfahrung, aber eine so definitive Antwort
würde ich mir (gemessen an den Randbedingungen) nicht zutrauen.

Der Rächer der Transistormorde schrieb:
> Das kann ich dir nicht beantworten ich vermute mal auch niemand sonst.

Das halte ich nämlich für die korrekte Antwort, auch wenn sie dir
nicht passt, Lisa.  Genauso gut, wie es sein kann, dass Peter Recht
hat und die Abweichung einigermaßen konstant bleibt, genauso gut kann
es auch sein, dass deine hohe Quarzbelastung ihn bei grenzwertigen
Umgebungsbedingungen dann plötzlich nicht mehr schwingen lässt.  Dann
ist's aber Schluss mit der konstanten Abweichung.

Alle vernünftigeren Ratschläge, wie man den Quarz besser zu seinem
Soll-Arbeitspunkt bekommen kann, willst du ja aber wohl nicht hören,
damit können wir diesen Thread also hier ruhig beenden.

[Lisa (Gast)]

Jörg Wunsch schrieb:
> Alle vernünftigeren Ratschläge, wie man den Quarz besser zu seinem
> Soll-Arbeitspunkt bekommen kann, willst du ja aber wohl nicht hören,
Wenn z.B. jemand fragt wie er etwas mit seinem Atmega8 lösen kann, wäre 
es ok wenn jemand schreibt, dass er einen PIC nehmen soll und wie er es 
mit dem PIC machen könnte? Die Antwort wäre theoretisch richtig, der TO 
hat aber nicht nach einer Lösung mir PIC gefragt...

[Lisa (Gast)]

Lisa schrieb:
> Ich habe einen Uhrenquarz, der laut Datenblatt 6pF und 12.5pF
> Lastkapazität braucht: „Standard Load Capacitances: 6pF and 12.5pF“
Und sollte ich mich aus irgendeinem Grund dazu entscheiden, andere 
Kondis zu verwenden, sollte ich dann 2x12pF oder 2x6pF oder eif einer 
Seite 12pF und auf der andern Seite 6pF?

[m.n. (Gast)]

Lisa schrieb:
> Und sollte ich mich aus irgendeinem Grund dazu entscheiden, andere
> Kondis zu verwenden, sollte ich dann 2x12pF oder 2x6pF oder eif einer
> Seite 12pF und auf der andern Seite 6pF?

Ich hatte Dir ja geschrieben, den Kondensator mal ganz wegzulassen. Zum 
einen könnte er deutlich näher an der Sollfrequenz schwingen, und zum 
anderen, Dir eine Einschätzung über die Größenordnung geben, die ein 
'idealer' Kondensator hätte.

[Ralph B. (rberres)]

m.n. schrieb:

> Ich hatte Dir ja geschrieben, den Kondensator mal ganz wegzulassen.

Es könnte aber dann passieren, das er garnicht mehr anschwingt.

Ralph

[Rudolph (Gast)]

An welchem Controller denn jetzt eigentlich und wo da dran?
Und welchen Quarz hast Du denn nun, den mit 6pF oder den mit 12pF?

Als Quarz für den Asynchronen Uhren-Takt z.B. für den Timer2 von einem 
ATMega164PA nimmt man den Quarz mit CL=6pF und braucht dann gar keine 
weiteren Kondensatoren mehr.

[Lisa (Gast)]

Ohne Kondensatoren schwingt er nicht gut, ich zähle in einer Minute 
1939694 Schwingungen --> 32.328,23Hz. Der Wert schwank zwischen 32.771Hz 
und 31.1xx Hz, er schwingt also nicht stabil.

[m.n. (Gast)]

Ralph Berres schrieb:
> Es könnte aber dann passieren, das er garnicht mehr anschwingt.

Wiederholt hatte ich auf die Schnelle 32kHz und MHz-Quarze ganz ohne 
Kondensatoren betrieben - ohne Probleme, aber auch nicht als finale 
Lösung.
Streukapazitäten finden sich in einer Schaltung an allen Ecken, Enden 
und µC-Pins.
Angsmachen gilt also nicht, sondern einfach einmal probieren :-)

[m.n. (Gast)]

Lisa schrieb:
> er schwingt also nicht stabil.

Mag sein! Wo und mit welcher Prüfspitze machst Due Deine Messungen?

[Lisa (Gast)]

m.n. schrieb:
> Mag sein! Wo und mit welcher Prüfspitze machst Due Deine Messungen?
Kein Prüfspitze. Ich habe ein Programm geschrieben, dass mit Input 
Capture (1PPS vom GPS am Capture Input) die Frequenz zählt. Timer 1 
Zählt mit der Frequenz von sekundären Oszillator. Ich mache also keinen 
Eingriff in die Schaltung außer an RB3 das PPS Signal anzuschließen.

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

Lisa schrieb:
> Ohne Kondensatoren schwingt er nicht gut
Aber mit Kondensatoren ist es ok?
Da kommt mir doch gerade eine Frage in den Sinn: wie sieht denn das 
Layout aus?

Lisa schrieb:
> Ich mache also keinen Eingriff in die Schaltung außer an RB3 das PPS
> Signal anzuschließen.
Nur zur Sicherheit: die Masse vom GPS-Empfänger hast du aber schon auch 
angeschlossen?

[Karl H. (kbuchegg)]

Das ist doch ein Streit um des Kaisers Bart.

Auf der einen Seite ist die Platine bereits fertig und bestückt.
Auf der anderen Seite will man die Kondensatoren auch nicht mehr 
auslöten oder umlöten.

unter den Rahmenbedingungen stellt sich doch die ganze Frage nicht mehr. 
Es gibt sowieso keine andere Wahl, als die Gangabweichung per Programm 
zu korrigieren und zu hoffen, dass sie stabil bleibt.

Ich seh die ganze Frage als reine Alibihandlung an, mit der sich der/die 
FragestellerIn einfach nur absichern will. "Aber die im Forum haben 
gesagt ..."

[Rudolph (Gast)]

Rückfragen zur Aufklärung zu ignorieren ist auch wenig hilfreich.

[m.n. (Gast)]

Lisa schrieb:
> Ich mache also keinen
> Eingriff in die Schaltung außer an RB3 das PPS Signal anzuschließen.

Gut, dann wird das wohl in Ordnung sein. Ich hätte allerdings erwartet, 
dass die Frequenz zu hoch ausfällt.
Hast Du vielleicht einen Trimmkondensator zur Hand, mit dem Du variable 
Werte simulieren könntest?

Ansonsten ist eigentlich schon alles erwähnt worden, was man machen 
könnte. Du mußt es einfach ausprobieren!
In letzter Zeit hatte ich nur mit AVRs und PCF8563-Uhrenbausteinen zu 
tun; dort war XTAL-in der beste Punkt für den Abgleich auf Sollfrequenz.

[m.n. (Gast)]

Karl Heinz schrieb:
> Auf der einen Seite ist die Platine bereits fertig und bestückt.
> Auf der anderen Seite will man die Kondensatoren auch nicht mehr
> auslöten oder umlöten.

Das nachträgliche Änderungen eingebracht werden, ist nicht nur bei 
Software so. Du wirst doch auch niemandem sagen, das Programm ist so wie 
es ist; Änderungen sind ausgeschlossen.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Lisa schrieb:
> Wenn z.B. jemand fragt wie er etwas mit seinem Atmega8 lösen kann, wäre
> es ok wenn jemand schreibt, dass er einen PIC nehmen soll und wie er es
> mit dem PIC machen könnte?

Nicht alles, was hinkt, ist ein Vergleich.

Wenn der Quarzhersteller für seinen Quarz eine bestimmte Lastkapazität
vorschreibt, du diese offensichtlich überschritten hast und (gemäß
der von dir gemessenen Abweichung) dabei der Quarz bereits erheblich
neben seiner Sollfrequenz betrieben wird, dann ist es einfach ein
Glücksspiel, ob er unter allen Lebenslagen auch weiterhin so „spielen“
wird wie jetzt oder nicht.  Entweder lebst du also mit diesem Risiko
und passt deine Software an, oder du magst das Risiko nicht eingehen,
und änderst lieber doch nochmal die Hardware.  (Ganz ehrlich, so lange,
wie du hier bereits drüber diskutierst, hätte man in der Zwischenzeit
bereits 100 Platinen umgelötet.)

[Lisa (Gast)]

Lothar Miller schrieb:
> Aber mit Kondensatoren ist es ok?
Ja, mit 2x 22pF schwingt er Stabil mit 40ppm zu langsam.

Lothar Miller schrieb:
> Da kommt mir doch gerade eine Frage in den Sinn: wie sieht denn das
> Layout aus?
Das Layout ist im Anhang

Lothar Miller schrieb:
> Nur zur Sicherheit: die Masse vom GPS-Empfänger hast du aber schon auch
> angeschlossen?
Hab ich natürlich verbunden.

Karl Heinz schrieb:
> Auf der anderen Seite will man die Kondensatoren auch nicht mehr
> auslöten oder umlöten.
Ich will nur wissen ob es überhaupt nötig ist, dass ich die Uhr zerlege 
und die Kondis austausche. Wenn die 40ppm Fehler konstant sind, ist die 
Uhr fertig.

Karl Heinz schrieb:
> Ich seh die ganze Frage als reine Alibihandlung an, mit der sich der/die
> FragestellerIn einfach nur absichern will. "Aber die im Forum haben
> gesagt ..."
Ich wollte nur wissen, ob die Abweichung konstant ist, wenn sie das 
nicht ist, würde ich mir die richtigen Kondis bestellen.

m.n. schrieb:
> Hast Du vielleicht einen Trimmkondensator zur Hand, mit dem Du variable
> Werte simulieren könntest?
Nein. Im Layout war zwar einer vorgesehen, ich habe diesen dann nicht 
bestellt und mit 22pF bestückt, da ich mich entschieden habe die 
Kompensation per Software zu machen.

Jörg Wunsch schrieb:
> (Ganz ehrlich, so lange,
> wie du hier bereits drüber diskutierst, hätte man in der Zwischenzeit
> bereits 100 Platinen umgelötet.)
Aber 0 Kondensatoren bestellt.

Jörg Wunsch schrieb:
> Wenn der Quarzhersteller für seinen Quarz eine bestimmte Lastkapazität
> vorschreibt,
Und was genaus soll "Standard Load Capacitances (CL): 6pF and 12.5pF" 
bedeuten?

[Peter R. (pnu)]

Klartext:

Der Fehler von 40ppm ist im Vergleich zu den andren Fehlereinflüssen 
konstant.

Die schlimmstenfalls 4ppm Änderung kann man relativ zum Temperaturgang, 
zur Alterung, zum Einfluss des Oszillators (im Kontroller) usw. 
vergessen.

[Rudolph (Gast)]

Lisa schrieb:
> Und was genaus soll "Standard Load Capacitances (CL): 6pF and 12.5pF"
> bedeuten?

Zum dritten Mal, dass es zwei verschiedene Bauteile gibt die das 
Datenblatt beschreibt und Du hast eines davon.

[Gerhard W. (gerhard86)]

Sind die 22pF nicht sogar okay wenn es der Quarz mit 12.5pF wäre? Der 
Quarz sieht dann 11pF (+-10% oder so) plus Kapazität des 
Oszillatoreinganges plus Streukazapität. Umlöten würd ich da nicht, wenn 
ich nicht einmal weiß ob es nicht sowieso passt.

[Lisa (Gast)]

Gerhard W. schrieb:
> Umlöten würd ich da nicht, wenn
> ich nicht einmal weiß ob es nicht sowieso passt.
Genau das habe ich mit auch gedacht.

[Gerhard W. (gerhard86)]

Kannst du nicht rausfinden welchen Quarz du hast? Mit Glück steht auf 
der Rechnung/Verpackung/Lieferschein was....

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Peter R. schrieb:
> Der Fehler von 40ppm ist im Vergleich zu den andren Fehlereinflüssen
> konstant.

Außer eben, die Schwingungen reißen irgendwann ganz ab.  Das kann schon
mal passieren, wenn man den Ziehbereich extrem weit treibt (und 4E-5
ist schon recht weit).

[Lisa (Gast)]

Gerhard W. schrieb:
> Kannst du nicht rausfinden welchen Quarz du hast?
Ich habe nachgesehen: 
http://www.tme.eu/de/details/32.768k-20ppm/quarzresonatoren-tht/iqd-frequency-products/#

[Lisa (Gast)]

Jörg Wunsch schrieb:
> Außer eben, die Schwingungen reißen irgendwann ganz ab.
Die Uhr läuft schon seit Sonntag ohne nennenswerten Fehler.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Lisa schrieb:
> Die Uhr läuft schon seit Sonntag ohne nennenswerten Fehler.

Wenn sie das jetzt auch noch bei minimaler Betriebsspannung und sowohl
im Backofen als auch in der Tiefkühltruhe macht, dann ist die
Wahrscheinlichkeit groß, dass sie es auch künftig in allen Lebenslagen
tun wird. ;-)

[Lisa (Gast)]

Jörg Wunsch schrieb:
> Backofen als auch in der Tiefkühltruhe macht
Ich denke so extram werde ich es mit der Heizung /Klimaanlage in meinem 
Wohnzimmer nicht übertreiben.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Lisa schrieb:
> Ich denke so extram werde ich es mit der Heizung /Klimaanlage in meinem
> Wohnzimmer nicht übertreiben.

Das Ganze nennt sich "corner test cases": man testet bei weiter außen
liegenden Punkten im Vergleich zu dem, was im normalen Betrieb nötig
ist.  Wenn dort noch alles funktioniert hat, dann kann man daraus
folgern, dass es sehr wahrscheinlich auch im Laufe der normalen
Lebensdauer (einschließlich irgendwelcher langsamer Parameteränderungen)
dann unter allen Umständen funktionieren wird.

Wenn dir das Ding aber jetzt bereits bei -18 °C in der Kühltruhe oder
bei +50 °C im Backofen aussteigt, dann würde ich dem Teil nicht übern
Weg trauen.

[Gerhard W. (gerhard86)]

Lisa schrieb:
> Ich habe nachgesehen:
> 
http://www.tme.eu/de/details/32.768k-20ppm/quarzresonatoren-tht/iqd-frequency-products/#

Demnach hast du den Typ für 12,5pF, was die ganzen Umlötüberlegungen 
eigentlich hinfällig macht, angenommen die Angabe stimmt und es ist 
nichts beim Einlöten kaputtgegangen.

[Lisa (Gast)]

Gerhard W. schrieb:
> Demnach hast du den Typ für 12,5pF, was die ganzen Umlötüberlegungen
> eigentlich hinfällig macht,

Wieso? Wie genau funktioniert das mit der Lastkapazitäten?

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Lisa schrieb:
> Wieso? Wie genau funktioniert das mit der Lastkapazitäten?

Die beiden 22-pF-Kondensatoren sind (aus Sicht des Quarzes) in Reihe
geschaltet, macht 11 pF.  Dazu schalten sich aber noch die parasitären
Kapazitäten, 5 pF pro Pin und ein paar pF aus der Schaltung.  Sollte
eigentlich nur unwesentlich über dem Sollwert von 12,5 pF rauskommen.

[Rudolph (Gast)]

Jörg, Du vergisst, dass Uhrenquarz-Eingänge gerne auch schon mit 
Eingangs-Kapazitäten abgestimmt sind.
So ist z.B. der ATMega164PA auf 6pF Uhrenquarze ausgelegt, ein DS1307 
ist auf 12,5pF Quarze ausgelegt, da braucht man mit dem jeweils 
passenden Quarz gar keine Kondensatoren mehr dran.

Wenn man jetzt aber den 12,5pF Quarz an den M164PA hängt passt das eben 
nicht so glatt zusammen.

[Peter R. (pnu)]

Es gilt: Je größer die sog.Lastkapazität ist, desto weiter ist die 
Schwingfrequenz nach unten von der Serienresonanzfrequenz (sozusagen der 
Eigenfrequenz des Quarzes) wegverschoben.

Da die übliche Oszillatorschaltung des Kontrollers für den Quarz eine 
Lastkapazität darstellt, muss bei der Herstellung des Quarzes die 
Serienresonanz etwas anders gelegt werden. Ein Quarz mit 6pF Last-C hat 
also eine etwas andere Serienresonanzfrequenz (etwa 60...100ppm mehr) 
als ein Quarz mit 12,5pF Last-C.

Daran, dass der Quarz schon auf einer 40ppm tieferen Frequenz schwingt, 
kann man schließen, dass die momentane Lastkapazität größer ist als für 
den Quarz vorgesehen, es sollte sich also um einen Quarz für 6pF Last-C 
handeln.

Sicher ist das aber nicht, sowohl die Fertigungsstreuung als auch 
"falsche" Temperatur können eine solche Ablage ebenfalls verursachen. 
Genaues ließe sich nur durch echtes Messen der Serienresonanz des 
Quarzes feststellen.

Frage: schon mal andre Quarze der Charge ausprobiert? Vielleicht ist 
dieser Quarz nur ein "Ausreißer".

[Rudolph (Gast)]

Peter R. schrieb:
> Daran, dass der Quarz schon auf einer 40ppm tieferen Frequenz schwingt,
> kann man schließen,

Nein, es fehlt die Info, wo der überhaupt dran hängt.

[Peter R. (pnu)]

Rudolph schrieb:
> Nein, es fehlt die Info, wo der überhaupt dran hängt.


Egal woran er hängt, die niedrigere Schwingfrequenz zeigt dass die den 
Quarz "belastende" Kapazität zu groß ist.

Last-C: die zwischen den beiden Anschlüssen bestehende Kapazität, 
entstehend aus : Eingangs- und Ausgangs-C des Kontrollers und 
Streukapazitäten der Pins und Zuleitungen und Festkondensatoren (22pF) 
und eventuell im Kontroller bereits vorhandene Kondensatoren.

[Lisa (Gast)]

Rudolph schrieb:
> Nein, es fehlt die Info, wo der überhaupt dran hängt.
Lisa schrieb:
> Am Timer1 Oszillator eines PIC16F877A

[Lisa (Gast)]

Lisa schrieb:
> Der Quarz schwingt mit 40ppm zu langsam.
Ich muss mich entschuldigen, ich habe beim Rechnen was vergessen. Es 
sind nur ca. 20ppm.
Ich habe in einer Minute 1966040 Schwingungen gezählt: 40 zu wenig --> 
ca. 20ppm. Das wäre dann noch knapp innerhalb der Spezifikationen.
Dann müsste es mit dem 22pF kondensatoren in Ordnung sein...

[Der Rächer der Transistormorde (Gast)]

Lisa schrieb:
> Wenn z.B. jemand fragt wie er etwas mit seinem Atmega8 lösen kann, wäre
> es ok wenn jemand schreibt, dass er einen PIC nehmen soll und wie er es
> mit dem PIC machen könnte?

Es spielt keine Rolle. Pierce und Colpitts  (die Männer die diese 
Konzepte erschaffen haben) sind vor 1900 geboren.

Die Firmen und deren Marken verwenden alle das gleiche. Wenn du die 
verlinkten pdf's von Microchip lesen würdest fändest du den 
ausdrücklichen Hinweis das diese für die Oscillatoren aller Hersteller 
gelten. Natürlich mit dem Wörtchen "fast" dazu, was aber imho rein 
salvatorisch ist.

Jörg Wunsch schrieb:
> Die beiden 22-pF-Kondensatoren sind (aus Sicht des Quarzes) in Reihe
> geschaltet, macht 11 pF.

Du hast aber einen Schwingkreis. Energetisch betrachtet zieht C1 Energie 
aus dem "Verstärker und drückt Sie 90° Phasenverschoben in den Piezo. 
Wenn alles gut geht schiebt der Sie dann 180° später in C2 der damit 
nach 90° den Eingang des Verstärkers füttert.

Bei 3xC ist da auch 3x so viel Energie im Spiel.
Da C1 und C2 gg. Masse liegen dienen Sie auch aus Entstörfilter. Es 
fliesst also auch 3x so viel Energie ab.


Das alles bei einer Schaltung welche die Hersteller nun mal für andere 
Werte optimiert haben.

Das kann klappen, muss aber nicht. Wenn du Pech hast ballert dir 
irgendein glitch den Amp oder den Piezo in die ewigen Jagsgründe.

[Rudolph (Gast)]

Lisa schrieb:
>> Am Timer1 Oszillator eines PIC16F877A

Glatt überlesen.
Nach dem Datenblatt von dem PIC hat der keine Kapazitäten am Timer1 
verbaut, also jenseits dessen was sich nicht vermeiden lässt.
Danach müssten die 22pF zusammen mit dem CL von 12,5pF doch schon recht 
gut passen - und sieht doch auch so aus. :-)
Dann müssen nur 22pF auch den Wert haben.
Vielleicht sind 18pF besser.

[Lisa (Gast)]

Rudolph schrieb:
> Danach müssten die 22pF zusammen mit dem CL von 12,5pF doch schon recht
> gut passen - und sieht doch auch so aus. :-)
Dann wird es doch passen, wenn ich die 20ppm Fehler per Software 
herausrechne…

[Lisa (Gast)]

Lisa schrieb:
> Dann wird es doch passen, wenn ich die 20ppm Fehler per Software
> herausrechne…
???