Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Oszillatoren: 20ppm?


von Karl (Gast)


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Hallo,

die meisten Oszillatoren, die in Uhren verbaut werden, sind ja so 32768 
Hz Dinger. Anscheinend liegen die alle bei so 20ppm. Ist es richtig, 
dass demnach eine Uhr pro Monat um 1 Minute falsch geht?

von m.n. (Gast)


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Karl schrieb:
> Anscheinend liegen die alle bei so 20ppm.

Manche liegen, manche stehen, aber was bedeutet 20ppm?

von HildeK (Gast)


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Karl schrieb:
> Anscheinend liegen die alle bei so 20ppm. Ist es richtig,
> dass demnach eine Uhr pro Monat um 1 Minute falsch geht?

Ja, wenn sie ihre Toleranz auch ausreizen.
Es ist doch so, dass die Toleranzangabe sich auf den spezifizierten 
Temperaturbereich und sinnvollerweise auch einschließlich der Alterung 
spezifiziert ist. Und niemand verlangt, dass der Quarz auch nur an der 
Toleranzgrenze läuft.
Also: üblicherweise läuft der wesentlich näher an der Sollfrequenz und 
kann eben mal etwas schneller und auch etwas langsamer unterwegs sein. 
Vieles gleicht sich dabei aus.

von Johannes O. (jojo_2)


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Karl schrieb:
> Ist es richtig,
> dass demnach eine Uhr pro Monat um 1 Minute falsch geht?

Bei 20ppm ist es MAXIMAL 1 Minute mehr oder weniger. Du kannst auch 
Glück haben und deine Uhr geht nur 5 Sekunden falsch.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Diese Angabe bezieht sich auf die Betriebsbedingungen. Also zB innerhalb 
eines Temperaturbereiches. Speziell bei Armbanduhren gilt, die sind zum 
Tragen gemacht, und haben, da wegen des Koerperkontaktes gut temperiert 
die Quarze fuer diese Temperatur optimiert. Falls man nun die Uhr meist 
auf dem Tisch liegen hat, die Sonne scheint drauf, usw, wird man eher 
schlechtere Werte erhalten. Immer noch innerhalb der Specs.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Karl schrieb:

> die meisten Oszillatoren, die in Uhren verbaut werden, sind ja so 32768
> Hz Dinger.

Das sind wohl in den seltensten Fällen Oszillatoren, sondern eher 
Schwingquarze.

> Anscheinend liegen die alle bei so 20ppm.

Du mußt schon etwas spezifischer werden. Was liegt bei 20ppm? Initiale 
Abweichung (Herstellungstoleranz), Abweichung über den erlaubten 
Temperaturbereich, Abweichung durch Alterung oder gar die Summe aus 
allem? Und unter welchen Bedingungen?

> Ist es richtig,
> dass demnach eine Uhr pro Monat um 1 Minute falsch geht?

Überschlagsmäßig ja. Ein Monat hat 30*24*60 = 43.200 Minuten. Eine 
Minute ist also ca. 23 Millionstel = 23ppm eines Monats.

Allerdings wird man in den wenigsten Fällen den Temperaturbereich voll 
ausschöpfen (müssen). Und die Herstellungstoleranz kann man durch 
Abgleich auch rauswerfen.

von Zeitzeuge (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Überschlagsmäßig ja. Ein Monat hat 30*24*60 = 43.200 Minuten. Eine
> Minute ist also ca. 23 Millionstel = 23ppm eines Monats.

??????

von ??? (Gast)


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für den Zeitzeugen:

23x 43200 ist ca. 1 Mio!

von Humdideldum (Gast)


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HildeK schrieb:
> Ja, wenn sie ihre Toleranz auch ausreizen.
> Es ist doch so, dass die Toleranzangabe sich auf den spezifizierten
> Temperaturbereich und sinnvollerweise auch einschließlich der Alterung
> spezifiziert ist. Und niemand verlangt, dass der Quarz auch nur an der
> Toleranzgrenze läuft.
> Also: üblicherweise läuft der wesentlich näher an der Sollfrequenz und
> kann eben mal etwas schneller und auch etwas langsamer unterwegs sein.
> Vieles gleicht sich dabei aus.

SO einfach ist das nicht ;-)

Generell kann man davon ausgehen, dass bei der angegebenen Temperatur 
(meist 25°C) 6 Sigma im Toleranzbereich liegen.
Also 95% der Quarze liegen zwischen +-10ppm (3 Sigma).

Aber NUR bei 25°C, ohne Alterung etcpp. Das kommt nämlich noch dazu.
Wenn du nach 5 Jahren bei 85° misst, musst du schon noch andere Angaben 
im Datenblatt miteinbeziehen.

Das heißt allerdings auch:
Auf dem Labortisch bei 25°C hast du eine gute Chance (60%) dass der 
Quarz bei +-3,3ppm liegt, oder besser. Besser ist ja immer erlaubt.

Aber nur wenn du die Lastkapazitäten genau hinkalibriert hast. Hast du 
aber nicht, wenn du fragen musst :-)

von HildeK (Gast)


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Humdideldum schrieb:
> SO einfach ist das nicht ;-)

Natürlich nicht.
Ein anständiges Datenblatt spezifiziert aber
- Auslieferungstoleranz
- Toleranz durch Temperaturgang (für welchen Bereich gültig)
- Alterung (welche Dauer)
- Veränderungen durch Montage (Löten, ESD etc. )
und die Summe davon ist die Toleranz.
Wenn der angegebene Wert sich nur auf die Auslieferungstoleranz (wie bei 
Widerständen so üblich) bezieht und die anderen Faktoren nur im 
Kleingedruckten versteckt, dann ist es für mein Verständnis kein Quarz 
mit 20ppm.

von Jim M. (turboj)


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Karl schrieb:
> Anscheinend liegen die alle bei so 20ppm.

Nitpick: Es gibt auch 30ppm und 50ppm Quarze. Digikey spuckt bei 
32.768kHZ sogar 100ppm und 250ppm Quarze aus.

von Humdideldum (Gast)


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HildeK schrieb:
> und die Summe davon ist die Toleranz.

Hmm. Eigentlich ist das nicht so.

Beispiel1:
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/PG32768D.pdf
Klipp und klar: 20ppm at 25°C.

Beispiel2:
http://www.farnell.com/datasheets/1759010.pdf?_ga=2.80748695.1204918228.1500546831-1729486869.1500546831
Klipp und klar nur bei 25°C.

Beispiel3:
http://www.ramitechnology.com/products/spec/crystal/crystal-r38_26_145.pdf
Es steht nicht drin, dass es für den gesamten Temperaturbereich gilt. 
Nicht expliziet. Aber der erfahrene Entwickler weiß: Alle Angaben gelten 
nur für 25°C, sonst wird es eigens anders angegeben (und offensiv 
beworben, üblicherweise).

Quarze die für den gesamten Temperturbereich spezifiziert sind, sind 
nicht so häufig wie man denkt.

Beispiel 4 (ein positivbeispiel):
http://www.geyer-electronic.com/uploads/tx_userartikelfrequenz/GEYER-KXO-V95-kHz_01.pdf
100ppm für den vollen Temperaturbereich. Daran sieht man schon, was das 
bedeutet.

Geyer ist einer der wenigen Hersteller, die das WIRKLICH angeben.

--> Vorsicht mit Annahmen, was Datenblätter angeht!

von Toto mit Harry (Gast)


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Naja, man muss sich da schonaml die Datenblätter und Thematik anschauen.

Im Normalfall haben diese einen Temparaturdrift von 20ppm, dieser ist so 
genau spezifiziert das man wenn man die Temperatur kennt auch die 
Abweichung bestimmen kann.

Alle anderen Variablen sind auch im Datenblatt, also wenn man sich 
beschäftigt und einem Mikrocontrolelr die Rechenaufgaben zuteilt kommt 
man weitaus besser weg. Manchmal kann man lesen das es über Wochen nur 
einige Sekunden sein sollen.

Ich nehme gleich einen TCXO (Temperatur Compensated), in normalen Uhren 
ist das alels ähnlich wenn auch unterschiedlich gelöst nicht anders.

In einem DS3231 TCXO werden je nach Alterung und Temperatur diverse 
Kapazitätenüber Kondensatornetzerke hinzugeschaltet um die Frequenz 
gleichzuhalten.

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