Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Quarz schwingt zu schnell


von _justified (Gast)


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Hallo,

ich verwende einen AB26T Quarz mit zwei 10pF Kerkos an einem ATtiny817. 
Jetzt habe ich nach einem Monat Anwendungslaufzeit einen Schaltversatz 
von ca. 3 Minuten (schaltet er zu früh). Anwendung läuft bei stabiler 
Umgebungstemperatur von 23°C.

Das wollte ich durch die Kerkos kompensieren. Muss ich die hierfür 
kleiner dimensionieren (falls sie später schalten sollen) oder größer?

Langt es eventuell nur einen der Kerkos auszutauschen, da man in manchen 
Anwendungen anstelle eines Kerkos einen Trimmerkondensator vorfindet.

Gruß _justified

von pegel (Gast)


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Der hat doch ein osccal, oder?
Da brauchst Du nichts löten, wenn ich mich richtig erinnere.

von Wolfgang (Gast)


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_justified schrieb:
> Muss ich die hierfür kleiner dimensionieren (falls sie später
> schalten sollen) oder größer?

Die wenigsten Dinge werden schneller, wenn sie zusätzlich noch eine 
kapazitive Last mitschleppen müssen.

Warum verwendest du so kleine Kondensatoren. Im Datenblatt sind 12.5pF 
als Load angegeben, d.h. dein Wert ist grob geschätzt um einen Faktor 
zwei zu klein.
https://community.nxp.com/thread/388856

von Chris K. (Gast)


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Mehr externe Kapazität gleich niedrigere Frequenz. Mehr als 100 ppm 
würde ich aber nicht erwarten, die man maximal den Quarz ziehen kann. 
Will man mehr, muss man noch eine zusätzliche induktivtät in den 
Schwingkreis einbringen.

von Wolfgang (Gast)


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Chris K. schrieb:
> Mehr als 100 ppm
> würde ich aber nicht erwarten, die man maximal den Quarz ziehen kann.

Wozu auch 3 Minuten bezogen auf einen Monat sind wieviel ppm?

Beitrag #6217054 wurde vom Autor gelöscht.
von hinz (Gast)


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3 Minuten pro Monat sind 70ppm, das ist ziemlich viel. Du kannst zwar 
versuchen die Bürde zu vergrößern, aber ich würde den Quarz austauschen.

von hinz (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Warum verwendest du so kleine Kondensatoren. Im Datenblatt sind 12.5pF
> als Load angegeben, d.h. dein Wert ist grob geschätzt um einen Faktor
> zwei zu klein.

Nö, der µC und das Layout werden schon 5-7pF mitbringen.

von Patrick (Gast)


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180 s / (90 d x 24 h/d x 3600 s / h) macht bei mir ca 23 ppm - 
vielleicht baust du für die tägl. Synchronisation noch einen DCF - 
Empfänger dazu? Dein Quarz schwingt schon sehr "genau" und weit unter 
100 ppm. Oder wie erwähnt mit OSCCAL spielen. Eine gewisse Abweichung 
wird sich aber nie komplett beheben lassen.

von Patrick (Gast)


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Pardon, ein Monat und nicht drei, 70 ppm sinds :/

von Wolfgang (Gast)


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hinz schrieb:
> Du kannst zwar
> versuchen die Bürde zu vergrößern, aber ich würde den Quarz austauschen.

Ich würde ihn erstmal nach Datenblatt beschalten. Dann kann man weiter 
sehen.

von _justified (Gast)


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Zu einem OSCCAL Register finde ich im Datenblatt leider nichts. Wird das 
mit der TinyAVR1-Serie eventuell anders gehandhabt?

von pegel (Gast)


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_justified schrieb:
> Zu einem OSCCAL Register finde ich im Datenblatt leider nichts.

Ich habe noch mal nachgesehen, fürchte das ist nur für die internen 
Oszillatoren. :(

von Georg G. (df2au)


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_justified schrieb:
> OSCCAL Register

Das bezieht sich nur auf den internen RC-Oszillator. Für den Quarz ist 
es wirkungslos.

Mach doch einfach den Test und löte 10pF parallel zu jeden der Kerkos. 
Nach ein paar Tagen siehst du dann, wie viel es bringt. Das ist 
schneller und zielführender als eine lange Diskussion hier im Forum.

von HildeK (Gast)


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pegel schrieb:
> Ich habe noch mal nachgesehen, fürchte das ist nur für die internen
> Oszillatoren. :(

So habe ich das auch in Erinnerung und wunderte mich schon über die 
Vorschläge. Ich frage mich auch, wie das gehen könnte, zumindest wenn 
die Technologie keine Gigahertze kann und der Takt nicht zusätzlich 
jittern soll.
Aber ich kenne den 817 nicht ...

von Thomas (Gast)


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Nochmal zum Anfang. Dein Quarz braucht Cl=12.5p laut Datenblatt, dann 
schwingt er bei 25°C mit +-20ppm. Die 12.5pF sind differentiell, du 
brauchst also Cx=25pF auf beiden Seiten minus parasitäre caps.

Evtl steht im Datenblatt des IC wieviel Cap zwischen den beiden xtal 
pins sind. Wenn nicht kannst du ein paar pF zwischen den pins annehmen, 
dann ist ca 18pF für die beiden Caps ein guter Startwert.
Gehe ich recht in der Annahme dass du 2x12pF platziert hast? Dann 
einfach durch 18pF austauschen.

von m.n. (Gast)


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Das gleiche Thema vom selben TO hatten wir doch schon die Tage: 
Beitrag "ATtiny814 RTC Abweichung"
Mein Versuch zur Ganggenauigkeit ergab eine Abweichung < 3 ppm gänzlich 
ohne Kondensatoren: 
Beitrag "Re: ATtiny814 RTC Abweichung"

hinz schrieb:
> aber ich würde den Quarz austauschen.

So sehe ich das auch.

Thomas schrieb:
> Dein Quarz braucht Cl=12.5p laut Datenblatt

Das Datenblatt des ATtiny schweigt sich leider dazu aus, ob diese 
Kondensatoren nicht schon chipintern vorhanden sind.

von pegel (Gast)


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HildeK schrieb:
> Ich frage mich auch, wie das gehen könnte,

Bei einem programmierbaren Oszillator habe ich das gesehen.
Da werden kleine Lastkapazitäten zum Abgleich dazu geschaltet.

von hinz (Gast)


Angehängte Dateien:

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m.n. schrieb:
> Das Datenblatt des ATtiny schweigt sich leider dazu aus, ob diese
> Kondensatoren nicht schon chipintern vorhanden sind.

Siehe Anhang.

von Thomas (Gast)


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m.n. schrieb:
> Das Datenblatt des ATtiny schweigt sich leider dazu aus, ob diese
> Kondensatoren nicht schon chipintern vorhanden sind.

Wenn es nicht im Datenblatt steht ist es auch nicht drin. Caps im IC 
haben das Problem des hohen Temperaturgangs, eine vorhandene Capbank 
wird immer erwähnt, vor allem weil man dann die Caps eben per register 
verändern kann.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Am wirkungsvollsten ist ein zusätzlicher C am Oszillatoreingang, nicht 
am Ausgang. Bei 3 Minuten im Monat würde ich zusätzlich mal so etwa 3,3 
- 4,7pF ranhängen und abwarten. Der Trend ist ja schon nach einem Tag 
oder so gut zu erkennen, wenn man mit DCF77, NTP oder GPS vergleicht.

von pegel (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> etwa 3,3 - 4,7pF

Das sind ja schon die speziellen "Abgleich Kondensatoren" aus 
verdrilltem Klingeldraht verschiedener Länge bzw. Drehungen.

von kenny (Gast)


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Was mir bisher fehlt ist die messtechnische Herangehensweise.
Die wenigsten wissen wie hoch die Kapazität des Layouts oder die interne 
Chipkapazität des ICs ist.

Bisher handhabe ich es folgendermaßen:
- Errechen der Ziehkapazitäten nach Datenblatt
- Layout bestücken
- per Spektrumanalyzer und "Schnüffelsonde" die Frequenz Quarzes messen
  (Raumtemperatur und max Betriebstemperatur)
- per Current Probe das Drive Level bestimmen
- Anschwingreserve ermitteln

Mit den ermittelten Werten lässt sich abschätzen ob die Ziehkapazitäten 
optimiert werden müssen und wie sich der Temperaturdrift auswirkt.

LG

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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pegel schrieb:
> Das sind ja schon die speziellen "Abgleich Kondensatoren" aus
> verdrilltem Klingeldraht verschiedener Länge bzw. Drehungen.

Naja, ich persönlich habe hier ein große Sammlung 'normaler' THT 
Kondensatoren und deswegen keine Probleme bei der Beschaffung - und 
gerade den Abgleich einer 32,768kHz Uhr hinter mir.

von M. K. (sylaina)


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_justified schrieb:
> ich verwende einen AB26T Quarz mit zwei 10pF Kerkos an einem ATtiny817.
> Jetzt habe ich nach einem Monat Anwendungslaufzeit einen Schaltversatz
> von ca. 3 Minuten (schaltet er zu früh). Anwendung läuft bei stabiler
> Umgebungstemperatur von 23°C.

Dann stimmt aber was mit deinem Programm nicht, das liegt mit Sicherheit 
nicht am Quarz. Kann es sein, dass du bei 1 statt bei 0 begonnen hast, 
zu zählen mit den Timern und Co? Ist ein beliebter Fehler. Ein AB26T 
sollte eigentlich deutlich unter 20 ppm aufweisen.

pegel schrieb:
> Der hat doch ein osccal, oder?
> Da brauchst Du nichts löten, wenn ich mich richtig erinnere.

OSCCAL hat nur auf den internen RC einfluss.

von m.n. (Gast)


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kenny schrieb:
> Was mir bisher fehlt ist die messtechnische Herangehensweise.

Ganz einfach: Ausgang togglen lassen und Frequenz messen ;-)
Ein allzu genauer Abgleich einer RTC lohnt meist nicht. Zum einen 
schwankt die Umgebungstemperatur und zum anderen wird 2 x im Jahr (immer 
noch) an der Uhr gedreht. Dafür reicht eine einfache Grundgenauigkeit 
aus.

Matthias S. schrieb:
> und
> gerade den Abgleich einer 32,768kHz Uhr hinter mir.

Uff! Gratuliere ;-)

von Michael M. (michaelm)


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kenny schrieb:
> - per Spektrumanalyzer und "Schnüffelsonde" die Frequenz Quarzes messen
>   (Raumtemperatur und max Betriebstemperatur)
> - per Current Probe das Drive Level bestimmen

Die Mittel müsste man dann erst einmal besitzen..... ^^

Ein Frequenzzähler sollte für's erste reichen.

von Thomas (Gast)


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kenny schrieb:
> - per Current Probe das Drive Level bestimmen
Kannst du mal erwähnen welches Equipment du dafür genau verwendest? Wir 
reden hier immerhin von einem Uhrenquarz, drive levels sind hier 
mindestens um den Faktor 100 kleiner als bei normalen Quarzen (<1uW!) 
Eine normale Current probe wird hier nicht reichen.

> - Anschwingreserve ermitteln
Für Serienfertigung ja. Für ein Einzelstück eher nein, das max. ESR im 
Quarz ist nur halb so groß wie das maximal zulässige vom Attiny, da 
würde ich mir keine Sorgen machen.

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