Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zur Bescvhaltung eines Uhrenquarzes


von Micha (Gast)


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ich möcht mir eventuell mal dieses hübsche kleine Ding nachbasteln:

http://www.elektronik-labor.de/AVR/Morseuhr.html

Ein Detail ist mir unklar:
In der Schaltung dort ist der Uhrenquarz mit 2 Stück 22p Kondensatoren
beschaltet. Bei Reichelt ist bei den Uhrenquarzen immer eine 
Kapazitätsangabe dabei: da gibts Uhrenquarze bei denen 6pF, 7pF, 10pF 
dranstehen, das Datenblatt ist allerdings spärlich, enthält keine 
Beispiels-Schaltung.
Muß man dann die beiden Kondensatoren durch die entsprechend angegebene 
Kapazität ersetzen, oder ist das ganz anders gemeint?

von Peter R. (pnu)


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Die 22pF sind für das Schwingen der Schaltung ausgesucht und sollten von 
der Schaltung her nicht wesentlich verändert werden. Sonst schwingt u.U. 
der Quarz nicht.

Nun ist aber die Schwingfrequenz (geringfügig) auch von der 
Quarzbeschaltung abhängig. Man gleicht deshalb während der Fertigung 
zusammen mit einer ganz bestimmten Kapazität ab. Daher die 
Lastkapazitätswerte, die bei den Uhrenquarzen eben 6,7, oder 10 sind. 
Ein Quarz mit 7pF Lastkapazität ist also so abgeglichen, dass er mit 7pF 
Kapazität zwischen den Anschlussbeinen eine genaue Frequenz hat.

Bei jedem Bein 22pF gegen Masse ergibt, vom Quarz her gesehen, eine 
Kapazität von 11pF. Jeder dieser drei Quarze würde daher geringfüg 
schneller schwingen, besonders da zu den 22pF jeweils noch die Kapazität 
des Leiterstücks und des Anschlusspins des Kontrollers dazukommt.

Die 22pF sind für normale Quarze üblich, bei Uhrenquarzen sind kleinere 
Werte von C üblich.

chau halt erstmal, dass der Quarz schwingt, dann geht schlimmstenfalla 
die Uhr je Tag einige Sekunden schneller. Wenn das stört, kleinere Cs 
nehmen.

: Bearbeitet durch User
von S. Landolt (Gast)


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Im Programm ist ja eine Gangjustierung per Software vorgesehen, der 
Autor spricht von "Feinabgleich ... der beim Tageswechsel einige 
Sekunden einfügt oder überspringt". Eine völlig exakte Kapazitätswahl 
ist folglich nicht nötig. Und wenn man sich an mehreren Sekunden auf 
einen Schlag stört, kann man ja kleinere Schritte zu jeder vollen Stunde 
o.ä. programmieren.

von Norbert S. (norberts)


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Moin,

22pF für Uhrenquarze sind in der Tag ungewöhnlich. Erstaunlich, daß das 
Teil nur 1s/d zu langsam lief.
Die Quarze die da für <10pF spezifiziert sind schwingen mit 22pF u.U. 
gar nicht an.
Nimm die passenden Cs statt der 22pF und probiere aus wie schnell das 
läuft.
Den Rest würde ich dann einfach in Software anpassen.
Und alles schön nah an den Controller, die Leiterbahnen können einem das 
schön versauen im Bereich von wenigen pF.

Gruß,
Norbert

von Micha (Gast)


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Vielen Dank für die hilfreichen Antworten!

von MaWin (Gast)


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Peter R. schrieb:
> Die 22pF sind für das Schwingen der Schaltung ausgesucht und sollten von
> der Schaltung her nicht wesentlich verändert werden. Sonst schwingt u.U.
> der Quarz nicht.

Ich glaube eher: Der Autor hat 22pF genommen weil er immer 22pF nimmt 
und gar nicht den optimalen Wert für seinen Uhrenquartz weiss.

Micha schrieb:
> gibts Uhrenquarze bei denen 6pF, 7pF, 10pF dranstehen

Glüklicherweise sind aas 2 x 22pF in Reihe, macht 11pF, hinzu kommt 
allerdings die Eingangskapatzität des uC und die Streukapazität der 
Leiterplatte, also doch eher zu viel.

Egal wie: Uhrenquartze werden anderes beschaltet als normale Quarze weil 
sie mit geringerer Leistung gefahren werden.

Dafür hat Atmel extra Oszillatoren und extra Betriebmodi

For AVR microcontrollers with Timer/Counter Oscillator pins (TOSC1 and 
TOSC2), the crystal is connected directly between the pins. By 
programming the CKOPT Fuse, the user can enable internal capacitors on 
XTAL1 and XTAL2, thereby removing the need for external capacitors. The 
Oscillator is optimized for use with a 32.768kHz watch crystal.

Daher hat die Morseuhr den Quartz nicht am Quartzanschluss sondern an 
TOSC1 (PB6)&TOSC2 (PB7). Aber:

The Timer/Counter Oscillator uses the same type of crystal oscillator as 
Low-Frequency Oscillator and the internal capacitors have the same 
nominal value of 36pF.

sie könnte auch den Hauptoszillator mit 32kHz fahren, das reicht für das 
Programm immer noch locker aus, obwohl im Datenblatt zwar CLKSEL3..0 mit 
1001 für low frequence oscillator aufgeführt ist aber in Table 4 diese 
nicht mehr auftaucht, und keine Frequenz unter 400kHz.

Es gibt also schon interne 36pF. Die sollen für Uhrenquartze ohne 
weitere externe Kondensatoren passen.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Hi Micha,
Du stellst da eine interessante Frage.

Im Quarz-Datenblatt wird üblicherweise eine maximale Lastkapazität und 
ein Treiberpegel spezifiziert.
Die Lastkapazität setzt sich aus allen angeschlossen Lasten zusammen 
(externe Kondensatoren, Leitungskapazität und Eingangskapazität).
Wenn diese zusammen der Nennkapazität entsprechen ist alles gut.
Sind die Kapazitäten zu groß, überlastest Du den Quarz, was für dessen 
Lebensdauer nicht förderlich ist. Abgesehen davon schwingt er langsamer.

Selbst das aktuelle ATmega8-Datenblatt gibt hier nur Tipps, weist auf 
einen Bug bei bestimmten Siliziumrevisionen hin, spezifiziert aber keine 
Eingangskapazität.

D.h. wenn Du's wirklich richtig machen willst, ist das eine Frage für 
den Hersteller.

Erzähl uns mal, was der Support dazu sagt.

Die von Dir beschriebene Config ist aber in jedem Fall außerhalb der 
Quarz-Spec.

Grüße,
 Marcus

Nachtrag: Grüße an MaWin.
Hier kam ein Telefonat dazwischen, deswegen hat der TO nun zwei ähnliche 
Meinungen zu lesen beikommen.

: Bearbeitet durch User
von Philipp_K59 (Gast)


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Ich hatte auch schon Quarze mit 6pF die keine zusätzlichen Caps 
benötigten welches auch im Atmel Datasheet im Appnote für WatchCrystals 
vermerkt war.

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