Quarz ziehen - Experiment - Messung 16MHz 16HC18 ATmega8

[Bernhard S. (bernhard)]

Ein ATmega8-16 arbeitet im CTC-Modus (halber Takt an PB0).

Quarz beschaltet mit 2x18pF.

Beim drehen des Trimmers 2,5/22pF änderte sich

die Frequenz (Ausgangsfrequenz mal 2)

im Bereich 15.998.936 ... 16.000.320 Hz,

Delta 1.384Hz,

das entspricht ca. 86ppm Frequenzänderung.


Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

Der Versuchsaufbau :-)

Mit einem Fön erwärmte ich diese Schaltung langsam und vorsichtig, 
seltsamerweise bleib die Frequenz nahzu konstant (1Hz) Abweichung.

Vermutlich kompensieren sich durch Zufall die einzelnen 
Temperaturkoeffiszienten.

[Georg (Gast)]

Bernhard S. schrieb:
> Vermutlich kompensieren sich durch Zufall die einzelnen
> Temperaturkoeffiszienten.

Nein, ein guter Quarz ist so geschnitten, dass er bei 
Umgebungstemperatur einen Temperaturkoeffizienten nahe Null hat. Und ein 
Zufall ist das keineswegs.

Georg

[Bernhard S. (bernhard)]

Ein kleiner ppm Rechner.

Aus zwei Frequenzen wird ppm errechnet und Gangungenauigkeit einer Uhr, 
die mit dieser Frequenz getaktet wird,damit man sich die Abweichung 
besser vorstellen kann.

[Peter R. (pnu)]

Jo, ganz gut, dass man mal Zahlen sieht über die Ziehbarkeit von 
Quarzen.
Mehr als 100ppm ist eher in Ausnahmefällen möglich.
Mit den Zahlen in der Excel-Rechnung bzw. mit der Beschriftung der 
Zeilen/Spalten bin ich nicht so ganz einverstanden.

1 Millionstel von 86400s  ist 0,864s

10ppm von den 86400 Sekunden des Tages (60*60*24) sind 8,64 Sekunden.

Das Tag pro Sekunde ??? (ist wohl eine recht kleine Zahl.)

(1 d/sec = 0,0000116)

[Matthias K. (kannichauch)]

Falls Dein Ziel eine größere Ziehbarkeit ist, dann verwende einen Pierce 
Oszillator mit Drehkondensatoren an beiden Enden des Quarzes.
Man kommt dann in den Bereich von n kHz Unterschied.

[Daniel h. C. (harrycane)]

Hallo Bernhard,

du kannst auch einen Drehko direkt in Reihe zum Quarz schalten. Das 
erhöht die Frequenz. Soll sie niedriger sein, kannst du noch eine Spule 
in Reihe dazu schalten (die muss aber vom Wert her zum Quarz passen, 
sonst schwingt es nicht).
Auf diese Weise kann man ein Quarz in relativ weiten Bereichen ziehen.
Wenn man es übertreibt, beginnt das ganze als reiner LC-Oszillator zu 
schwingen.


Besser als Quarze lassen sich zweipolige Keramikresonatoren ziehen.


Die Fußkondensatoren nach Masse kann man übrigens in der Regel auch 
weglassen, nur stimmt dann die auf dem Quarz angegebene Frequenz nicht 
mehr genau.


Viele Grüße

[Xman (Gast)]

Peter R. schrieb:
> 1 Millionstel von 86400s  ist 0,864s

Nö. Ein Millionstel von 86400s sind 0,0864s

> 10ppm von den 86400 Sekunden des Tages (60*60*24) sind 8,64 Sekunden.

Wieder daneben.

[Wolfgang (Gast)]

Peter R. schrieb:
> Mehr als 100ppm ist eher in Ausnahmefällen möglich.

Stimmt, sogar serienmäßig in Funkgeräten zur Abstimmung:
+/-700ppm im IC202 von ICom

[Peter R. (pnu)]

Xman schrieb:
> Peter R. schrieb:
>> 1 Millionstel von 86400s  ist 0,864s
>
> Nö. Ein Millionstel von 86400s sind 0,0864s
>
>> 10ppm von den 86400 Sekunden des Tages (60*60*24) sind 8,64 Sekunden.
>
> Wieder daneben


grrrr, natürlich! Du hast recht. (war wohl schon etwas müde)

[Jim M. (turboj)]

Daniel h. C. schrieb:
> Die Fußkondensatoren nach Masse kann man übrigens in der Regel auch
> weglassen, nur stimmt dann die auf dem Quarz angegebene Frequenz nicht
> mehr genau.

Höchstens auf einem Breadboard mit seinem relativ großen 
Streukapazitäten, aber nicht auf einem ordentliche designten PCB. Hier 
gab es IMO schon mehrere Threads wo die Quarze dann nicht mehr 
anschwingen.

[Quarzmärchen (Gast)]

Daniel h. C. schrieb:
> Die Fußkondensatoren nach Masse kann man übrigens in der Regel auch
> weglassen,

Ja ist denn heute schon wieder Märchenstunde?

[Georg (Gast)]

Quarzmärchen schrieb:
>> Die Fußkondensatoren nach Masse kann man übrigens in der Regel auch
>> weglassen,
>
> Ja ist denn heute schon wieder Märchenstunde?

Diese Begauptung ist hier so unwiderlegbar wie die immer wieder 
vertretene Ansicht, LEDs brauchen keinen Vorwiderstand - das Endziel der 
Entwicklung ist eine Platine völlig ohne Bauteile, da die universell 
verwendbar ist und minimale Kosten verursacht. Dagegen kann man einfach 
nicht anargumentieren.

Georg

[Daniel h. C. (harrycane)]

Daniel h. C. schrieb:
> Die Fußkondensatoren nach Masse kann man übrigens in der Regel auch
> weglassen, nur stimmt dann die auf dem Quarz angegebene Frequenz nicht
> mehr genau.

Meine Erfahrung mit Pic und AVR, die Oszillatoren schwingen auch ohne 
die beiden Cs nach Masse.
Das heißt nicht, dass ich das für normale Anwendungen empfehle.

Der TO scheint an Experimenten in dem Bereich interessiert zu sein, 
daher mein Hinweis (und auch der Hinweis, dass die aufgedruckte 
Quarzfrequenz dann nicht mehr genau stimmt).


Also liebe Leute, baut die Cs ein, es sei denn, es gibt einen guten 
Grund, es nicht zu tun.


Georg schrieb:
> Dagegen kann man einfach
> nicht anargumentieren.

Doch, kann man. Ein Zauberwort heisst Langzeitstabilität. Ein anderes 
Anlaufsicherheit.

[Peter D. (peda)]

Bernhard S. schrieb:
> Vermutlich kompensieren sich durch Zufall die einzelnen
> Temperaturkoeffiszienten.

Nö.
Keramik mit wenigen pF sind NPO-Typen.
NPO gibt es für hohe Stabilität sogar bis 470nF.

Nur die X7R usw. sind schöne Thermometer.

[dh (Gast)]

Peter D. schrieb:
> NPO

NP0. Es gibt übrigens auch kein COG.

[Bernhard S. (bernhard)]

@alle

Danke für die zahlreichen und interessanten Beiträge.


> .... verwende einen Pierce Oszillator mit Drehkondensatoren an beiden
> Enden des Quarzes. Man kommt dann in den Bereich von n kHz Unterschied.


Genau diese Idee animierte mich eine Testschaltung mit 2 Trimmern 
aufzubauen, ein UKW-Drehko stand nicht zur Verfügung.

Mit 2 Trimmern 2,5/20pF konnte ich folgenden Frequenzbereich mit meinem 
Versuchsaufbau ermitteln (parasitäre Kapazitäten bleiben unbeachtet).


Bereich: 15.999.288...16.004.358 Hz
DELTA:   5.070 Hz = ca. 316 ppm


Nachtrag:

Ein 2MHz Quarz 2HC18 brachte fogende Ergebnisse:

Bereich: 1.999.960...2.000.276
DELTA:    316 Hz = ca. 158 ppm




Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

Ein Versuch mit einem ATmega328p und einem 20MHz Oszillator
von Reichelt OSZI 20,000000.


Der Oszillator lies sich mit einer Temperaturänderung etwas "ziehen" 
s.Bild.


Anmerkung: Ich möchte einen relativ genauen 20MHz Takt für einen 
Frequenzzähler generieren.

Man könnte den Oszillator, ohne große Aufwand, mit einer definierten 
Temperatur betreiben; z.B.45 °C., so daß er auf "exakt" 20MHz schwingt.

Als Referenz dient der der 77.500Hz Ausgang des µC, der sich sehr gut 
mit dem DCF-Träger vergleichen lässt.