Forum: Markt [S] SMD Quartz 32.768 KHz im MC-146 Package


von Markus S. (acepilot)


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Hallo zusammen,

es scheint so, dass ich bei meiner letzten Bestellung den oben genannten 
Quartz mit 12.5pF Lastkapazität bekommen habe. Der STM Kontroller zickt 
deswegen rum und der Quartz schwingt erst nach Berührung an.

Kann mir jemand vielleicht mit ein paar passenden Quartzen mit passender 
Lastkapazität von 7pF in dem Package MC-146 aushelfen? Selbst bei Mouse 
habe ich dieses Package nur mit 12.5pF gefunden.

Gruß,
Markus

von Steffen H. (Firma: www.shotech.de) (mc_sho) Benutzerseite


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Hallo Markus,

ich habe noch einige von den "SSPT7F-7PF20-R"  32,768kHz 20ppm 7pF 65 
kOhm -40°C bis 85°C auf Rolle ( Seiko Instruments ).

10 Stück für 2 EUR kann ich Dir per Brief ( 0,70 EUR ) schicken.
Schicke mir einfach eine PN.

Gruss
Steffen

p.s. ich hätte den Typ auch noch in 6pF.

von Hp M. (nachtmix)


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Markus S. schrieb:
> Quartz mit 12.5pF Lastkapazität bekommen habe. Der STM Kontroller zickt
> deswegen rum und der Quartz schwingt erst nach Berührung an.

Unwahrscheinlich, dass es daran liegt.
Solche Kapazitäten liegen im Bereich der Schaltungskapazitäten. 
Abweichungen veändern meist nur die Schwingfrequenz geringfügig.

Verrate mal den genauen Typ deines µC und zeige den Schaltplan sowie das 
Layout der Oszillatorgegend.

von Markus S. (acepilot)


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Hp M. schrieb:
> Verrate mal den genauen Typ deines µC und zeige den Schaltplan sowie das
> Layout der Oszillatorgegend.

Es handelt sich um ein STM32F103C8T6, komisch ist halt das es bei 
einigen Boards geht und bei anderen nicht. Für die nächste Revision der 
Platine habe ich auch schon nach der ST Application Note die noch nicht 
implemntierten Guard Ring eingeplant. Aber bisher sieht es wie folgt 
aus.

Solltet Ihr mehr Informationen benötigen oder eine größere Übersicht 
dann gebt ein kurzes Zeichen. Habe aber versucht die beiden Quarze so 
nah wie möglich am Controller anzubinden. Der 8 MHz Quartz ist auch 
super stabil im getesten Temperaturbereich von -20 bis +60 °C.

von Gerd E. (robberknight)


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Markus S. schrieb:
> Es handelt sich um ein STM32F103C8T6, komisch ist halt das es bei
> einigen Boards geht und bei anderen nicht.

Das ist gar nicht komisch, sondern ganz normales Verhalten wenn man 
explizite Warnungen aus dem Datenblatt des Controllers ignoriert:

> Caution: To avoid exceeding the maximum value of CL1 and CL2 (15 pF) it
> is strongly recommended to use a resonator with a load capacitance CL ≤ 7
> pF. Never use a resonator with a load capacitance of 12.5 pF.

aus dem Datenblatt zum STM32F103C8, Kapitel 5.3.6, unter der Überschrift 
"Low-speed external clock generated from a crystal/ceramic resonator"

Erst die neueren Serien der STM32 können mit 12,5pF-Quarzen am LSE 
umgehen. Aber auch da sind 6 oder 7pF zu bevorzugen.

von Markus S. (acepilot)


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Gerd E. schrieb:
> Das ist gar nicht komisch, sondern ganz normales Verhalten wenn man
> explizite Warnungen aus dem Datenblatt des Controllers ignoriert:

Naja, die Quarze sollten ja 7pF haben, allerdings habe ich mich dazu 
verleiten lassen diese in China zu ordern, da das Package sehr schlecht 
verfügbar war/ist. Sicherlich ist das mein Problem, hätte ja vorher mal 
checken können wie die Einzelteile verfügbar sind.

Um meinen Verdacht zu erhärten ob es sich wirklich um die falsche 
Lastkapazität handelt will ich eben aus einer vertrauenswürdigen Quelle 
die richtigen Quarze beziehen um es auszuprobieren. Dank Steffen werde 
ich wohl anfang nächster Woche welche bekommen und dann schaue ich mal 
wie das Ergbeniss aussieht.

Wo wir aber gerade dabei sind, ist außer dem noch nicht vorhandenen 
Guardring um die Quarze noch wesentliches Verbesserungspotenzial bei dem 
Layout vorhanden?

von Gerd E. (robberknight)


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Markus S. schrieb:
> Gerd E. schrieb:
>> Das ist gar nicht komisch, sondern ganz normales Verhalten wenn man
>> explizite Warnungen aus dem Datenblatt des Controllers ignoriert:
>
> Naja, die Quarze sollten ja 7pF haben, allerdings habe ich mich dazu
> verleiten lassen diese in China zu ordern, da das Package sehr schlecht
> verfügbar war/ist.

ah, ok.

Warum es bei den Quarzen so viele verschiedene Bauformen gibt sobald man 
mal was kleineres als HC49 möchte und die Hersteller sich nicht auf 
wenige Standards, wie z.B. bei 0805, 0603,... bei Widerständen und 
Kondensatoren oder SOT23, SOT323,... bei Transistoren, einigen können, 
habe ich noch nie verstanden. Kaum ist mal was kurzzeitig nicht 
lieferbar, steht man gleich dumm da. Und für mich ist so ein Quarz für 
einen µC normal kein A-Teil.

> Um meinen Verdacht zu erhärten ob es sich wirklich um die falsche
> Lastkapazität handelt will ich eben aus einer vertrauenswürdigen Quelle
> die richtigen Quarze beziehen um es auszuprobieren.

Das ist wahrscheinlich das beste. Ausmessen ist bei den geringen 
Kapazitäten nicht ganz so einfach.

> Wo wir aber gerade dabei sind, ist außer dem noch nicht vorhandenen
> Guardring um die Quarze noch wesentliches Verbesserungspotenzial bei dem
> Layout vorhanden?

Die Kondensatoren zum Quarz sind auf der Unterseite. Da kommt es jetzt 
sehr auf die Anbindung des µC an diese Unterseite und die Fläche die da 
zwischen Kondensator und µC-Anbindung aufgespannt wird an.

Das sieht mir noch optimierbar aus. Kann aber auch sein daß Du das in 
dem Screenshot ausgeblendet hat.

Noch ne Idee: wenn Du sowieso doppelseitig bestückst, könntest Du auch 
gleich den ganzen Uhrenquarz auf die Unterseite packen, z.B. unter die 
Fläche, die die Pads des µC brauchen. Dann bist Du noch näher dran.

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Ich habe mir das schon gedacht, dass es nicht an der Kapazität liegt.
Du hast bei beiden Oszillatoren den 5 MOhm Widerstand zwischen Eingang 
und Ausgang des Inverters vergessen.

Dadurch kommt der Inverter nur zufällig, oder wenn du ihn mit den 
Fingern begrabbelst, in den linearen Bereich, wo er dann anschwingt.
Siehe die Beschaltungen auf Seite 53 und 54 des aktuellen Datenblatts.

von Markus S. (acepilot)


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Erstmal ein großes Dank an Steffen, die Quarze sind gestern angekommen 
und nachdem ich die umgelötet habe schwingt der Quarz auch direkt an.

Hp M. schrieb:
> Ich habe mir das schon gedacht, dass es nicht an der Kapazität liegt.
> Du hast bei beiden Oszillatoren den 5 MOhm Widerstand zwischen Eingang
> und Ausgang des Inverters vergessen.

Berichtige mich bitte wenn ich falsch liege, aber der Feedbackwiderstand 
200kOhm für HSE und 5 MOhm for LSE ist fest im Controller verbaut da 
muss meiner Meinung nach nicht extra etwas extern verbaut werden. 
Jedeglich für den HSE Bereich wird im Datenblatt noch ein Rext genannt, 
dieser hat aber für mich nichts mit dem von dir angesprochenen 
Feedbackwiderstand zu tun.

von Hp M. (nachtmix)


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Markus S. schrieb:
> der Feedbackwiderstand
> 200kOhm für HSE und 5 MOhm for LSE ist fest im Controller verbaut da
> muss meiner Meinung nach nicht extra etwas extern verbaut werden.

Du hast Recht, Rf ist ja innerhalb der Umrandung des µC eingezeichnet.


Dennoch habe ich Zweifel, dass es am Quarz liegt.
Ich sehe in deinem Layout etliche Bauteile, die nur an einem Ende 
angeschlossen sind. U.a. eben die Kondensatoren an den Quarzen.
Oder fehlt da nur etwas in der Darstellung?


Falls jedoch dies der Grund sein sollte:
Gerd E. schrieb:
> Das ist gar nicht komisch, sondern ganz normales Verhalten wenn man
> explizite Warnungen aus dem Datenblatt des Controllers ignoriert:
>
>> Caution: To avoid exceeding the maximum value of CL1 and CL2 (15 pF) it
>> is strongly recommended to use a resonator with a load capacitance CL ≤ 7
>> pF. Never use a resonator with a load capacitance of 12.5 pF.

könntest du auch einfach mal versuchen Kondensatoren mit geringerer 
Kapazität einzusetzen.

von Pete K. (pete77)


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Sind die Kondensatoren überhaupt an GND angeschlossen (messen), oder 
schwingen die nur an, weil Deine Hand die nötige Kapazität mitbringt?

von Markus S. (acepilot)


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Hp M. schrieb:
> Dennoch habe ich Zweifel, dass es am Quarz liegt.
> Ich sehe in deinem Layout etliche Bauteile, die nur an einem Ende
> angeschlossen sind. U.a. eben die Kondensatoren an den Quarzen.
> Oder fehlt da nur etwas in der Darstellung?
Pete K. schrieb:
> Sind die Kondensatoren überhaupt an GND angeschlossen (messen), oder
> schwingen die nur an, weil Deine Hand die nötige Kapazität mitbringt?

Ja der Übersichtlichkeit halber habe ich es so dargestellt. In 
wirklichkeit sind die Flächen mit GND geflutet und die Bauteile darüber 
alle angeschlossen.

Hp M. schrieb:
> könntest du auch einfach mal versuchen Kondensatoren mit geringerer
> Kapazität einzusetzen.

Alles schon durch von einzelwerten 15pF bis runter 4.4pF.

Meine Aussage von oben das es prinzipiell sauber läuft muss ich 
mittlerweile revidieren. Ja es lief ne Zeit lang jetzt ist der LSE Zweig 
auch mit den 7pf Quarz komplett tot. Keine Ahnung warum. Vielleicht hat 
der zu große Quarz was vorgeschädigt oder das angrabbeln mit dem Fingern 
hat gereicht irgendwas ins Nirvana zu schicken. Werde später zu Hause 
nochmal das Osziloskop bemühen. Oh man, habe lange nicht mehr so ein 
Problem gehabt. Wenn messen auch nichts bringt werde ich nochmals ein 
neues Board aufbauen und schauen wie es sich da verhält.

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