Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Si4705 Crystal Oscillator


von Chris (synchmaster)


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Hallo,

ich habe eine Schaltung mit dem FM Empfängerchip Si4705-D50-GM 
entworfen. Die Befehle werden per I2C an den Chip gesendet und auch 
immer bestätigt. An einem funktionierenden Aufbau mit gleichem Chip habe 
ich festgestellt, dass nach dem Power up Befehl der Oszillator anfängt 
mit den 32,768 kHz zu schwingen. Dies konnte ich auch mit einem 
Oszilloskop messen.
Bei meiner eigenen Schaltung schwingt der Oszillator nicht. Dies führt 
dazu, dass der Chip seine eigentliche Arbeit nicht verrichten kann.
Nun meine Frage, woran das liegen könnte? Anbei der Ausschnitt des Chips 
mit Oszillator. Der Oszillator ist an den Eingängen 9 und 17 des Chips 
angeschlossen. Als Kondensatoren habe ich 22pF eingelötet. Als 
Oszillator habe ich LFXTAL002997 genommen.

Das Datenblatt hierfür: https://www.farnell.com/datasheets/2570227.pdf

Habe ich einen völlig falschen Oszillator gewählt? Sind die 
Kondensatoren falsch? Ist der Oszillator zu weit vom Chip entfernt (ca. 
1 cm)?

Den Programmcode schließe ich als Fehlerquelle aus, da ich mit genau dem 
gleichen Code das andere funktionierende Board beschrieben habe. Leider 
kann ich keine Informationen des Oszillators vom funtkionierenden Board 
finden.

Grüße

Chris

von uff basse (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Habe ich einen völlig falschen Oszillator gewählt? Sind die
> Kondensatoren falsch? Ist der Oszillator zu weit vom Chip entfernt (ca.
> 1 cm)?

Warum redest du von einem Oszillator und zeigst uns einen Quarz?

von uff basse (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Si4705_Platine.png

Pin 15 und 19 auf Masse zu legen kommt nicht gut an.

Zeige deinen ganzen Schaltplan.

von Chris (synchmaster)


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uff basse schrieb:
> Warum redest du von einem Oszillator und zeigst uns einen Quarz?

Ist im Datenblatt mit "Crystal Oscillator" nicht sowas wie der 
LFXTAL002997 gemeint?

uff basse schrieb:
> Chris G. schrieb:
>> Si4705_Platine.png
>
> Pin 15 und 19 auf Masse zu legen kommt nicht gut an.
>
> Zeige deinen ganzen Schaltplan.

Pin 19 darf nicht auf Masse liegen, da sonst nicht der 2 wire mode 
gewählt wird. Dies habe ich auf der Platine bereits behoben. Warum soll 
Pin 15 nicht auf Masse gelegt werden, wenn ich diesen nicht benötige? 
Meine im Datenblatt gelesen zu haben, dass man das so machen soll.

von Helmut -. (dc3yc)


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Chris G. schrieb:
> Als Kondensatoren habe ich 22pF eingelötet.

Kommt drauf an, was der Quarz sehen will, nicht was du eingelötet hast! 
Normalerweise muss man in's Datenblatt des Quarzes schauen, welche 
Bürdekapazität der sehen will und die dann auch verwenden. Bei den 
niedrigen Frequenzen isses leider nicht so, wie bei den µC-Quarzen mit 
16MHz, die meist mit 22pF schwingen, jedoch nicht immer auf der genauen 
Frequenz.

: Bearbeitet durch User
von uff basse (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Ist im Datenblatt mit "Crystal Oscillator" nicht sowas wie der
> LFXTAL002997 gemeint?

Nein.

Chris G. schrieb:
> Pin 19 darf nicht auf Masse liegen, da sonst nicht der 2 wire mode
> gewählt wird. Dies habe ich auf der Platine bereits behoben.

Warum zeigst du das nicht? Willst du uns verarschen?

Chris G. schrieb:
> Warum soll Pin 15 nicht auf Masse gelegt werden

Weil man Ausgänge grundsätzlich (mit sehr wenigen Ausnahmen) nicht
auf ein festes Potential anschliesst.

Chris G. schrieb:
> Meine im Datenblatt gelesen zu haben, dass man das so machen soll.

Wo wäre das zu finden? Ich habe keine Lust nach Falschinformationen
zu suchen.

von H. H. (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Als Kondensatoren habe ich 22pF eingelötet.

Geprüft? Du wärst nicht der erste mit 22nF...

von Chris (synchmaster)


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Helmut -. schrieb:
> Chris G. schrieb:
>> Als Kondensatoren habe ich 22pF eingelötet.
>
> Kommt drauf an, was der Quarz sehen will, nicht was du eingelötet hast!
> Normalerweise muss man in's Datenblatt des Quarzes schauen, welche
> Bürdekapazität der sehen will und die dann auch verwenden. Bei den
> niedrigen Frequenzen isses leider nicht so, wie bei den µC-Quarzen mit
> 16MHz, die meist mit 22pF schwingen, jedoch nicht immer auf der genauen
> Frequenz.

Bürdekapazität = Load Capacitance (CL)? Dann müsste ich 12,5 pF statt 
den 22 pF benutzen?

uff basse schrieb:
> Warum zeigst du das nicht? Willst du uns verarschen?

Ich will hier niemanden verarschen. Hatte ich vergessen, zu erwähnen.

uff basse schrieb:
> Wo wäre das zu finden? Ich habe keine Lust nach Falschinformationen
> zu suchen.

Ich habe nochmal nachgeschaut. Tatsächlich hätte ich einfach besser 
lesen müssen. Meine Aussage trifft nur auf den Si4702/03 zu. Bei allen 
anderen Si47xx soll der Pin, falls nicht benutzt, offen gelassen werden.
Danke schon mal dafür!

H. H. schrieb:
> Geprüft? Du wärst nicht der erste mit 22nF...

Messen kann ich dies im Moment nicht. Auf der Tüte von Mouser steht 
allerdings 22 pF.

Danke schon mal an alle für die Antworten.

Eine grundsätzliche Frage wäre von mir jetzt, ob ich den gewählten Quarz 
für den Si4705 überhaupt verwenden kann? Wenn ich "Crystal Oscillator 
32,768 kHz" google, kommt genau dieser Quarz als Suchergebnis.

Grüße

Chris

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Bürdekapazität = Load Capacitance (CL)? Dann müsste ich 12,5 pF statt
> den 22 pF benutzen?

Nein, die beiden 22pF sind ja aus Sicht des Quarzes in Reihe geschaltet.


> ob ich den gewählten Quarz
> für den Si4705 überhaupt verwenden kann?

Der passt schon.

von Chris (synchmaster)


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H. H. schrieb:
> Nein, die beiden 22pF sind ja aus Sicht des Quarzes in Reihe geschaltet.

Also wäre CL bei mir 11 p?. Wie weit darf man denn abweichen von dem im 
Datenblatt angegebenen Wert 12,5 pF?

Im Datenblatt des Si4705 ist auch ein ESR von 40 kOhm angegeben. Mein 
verwendetete Quarz gibt hier max. 50 kOhm an. Ist die Abweichung von 
max. 10 kOhm dramatisch?

Ebenfalls ist im Datenblatt des Si4705 eine Angabe "CL Single-ended". 
Was hat dies zu bedeuten?

Danke schon mal.

Grüße

Chris

von H. H. (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Also wäre CL bei mir 11 p?.

Da kommt noch das bisschen der Leiterbahnen und des Radiochips dazu.

Das passt schon soweit.

von Chris (synchmaster)


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H. H. schrieb:
> Da kommt noch das bisschen der Leiterbahnen und des Radiochips dazu.
>
> Das passt schon soweit.

OK, danke dir!

Hat sonst noch jemand eine Idee, warum der Quarz nicht schwingen will? 
Ich kann mir nicht vorstellen, dass er wegen der fehlerhaften Verbindung 
von DOUT auf Masse nicht funktioniert. Das Datenblatt schreibt hierzu:

"If designing for all Si47xx devices, do not route GND/RIN/DOUT pin 15 
to the
GND pad. In this case the on-chip connection between pin 15 and the GND 
pad will provide a ground connection.
These recommendations are made to reduce the size of the current loop 
created by the bypass cap and routing,
minimize bypass cap impedance and return all currents to the GND pad."

Grüße

Chris

von uff basse (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Hat sonst noch jemand eine Idee, warum der Quarz nicht schwingen will?

Da kann dir keiner einen Tipp geben (es sei denn er hat eine
leistungsfähige Glaskugel) da du weder deinen Schaltplan noch
deinen Aufbau zeigst.

Chris G. schrieb:
> If designing for all Si47xx devices, do not route GND/RIN/DOUT pin 15
> to the GND pad.

Was ist an diesem Satz nicht zu verstehen?

von Chris (synchmaster)



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Ich habe nun die Verbindung von DOUT nach Masse unterbrochen. Der Quarz 
schwingt immernoch nicht.
Anbei der Schaltplan der kompletten Platine. Bestückt ist im Moment 
allerdings nur Spannungsversorgung (3.3 V und 5 V), PIC, Transistoren 
zum steuern der Eingänge vom Si4705, Si4705 mit Quarzschaltung.

Ich habe festgestellt, sobald der Power up Befehl gesendet wurde, liegt 
eine Spannung am Quarz an.

Bei der funktionierenden Schaltung liegt diese Spannung ebenfalls am 
Quarz an, nur dass dieser schwingt.

Warum fängt mein Quarz nicht an zu schwingen?

von uff basse (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Anbei der Schaltplan der kompletten Platine.

Und du meinst den sollen wir so lesen (können)?

Chris G. schrieb:
> Bestückt ist im Moment
> allerdings nur Spannungsversorgung (3.3 V und 5 V), PIC, Transistoren
> zum steuern der Eingänge vom Si4705, Si4705 mit Quarzschaltung.

Und darau sollen wir uns einen Reim machen?

von H. H. (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Warum fängt mein Quarz nicht an zu schwingen?

DOA?

von Chris (synchmaster)


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uff basse schrieb:
> Chris G. schrieb:
>> Anbei der Schaltplan der kompletten Platine.
>
> Und du meinst den sollen wir so lesen (können)?
>
> Chris G. schrieb:
>> Bestückt ist im Moment
>> allerdings nur Spannungsversorgung (3.3 V und 5 V), PIC, Transistoren
>> zum steuern der Eingänge vom Si4705, Si4705 mit Quarzschaltung.
>
> Und darau sollen wir uns einen Reim machen?

Ich kann den Schaltplan leider in keiner besseren Auflösung hochladen. 
Wenn ich allerdings 10 Bilder mache ist es wahrscheinlich auch nicht 
recht. Ich bin dir wirklich dankbar für deine Tipps.

Meine Frage im Moment bezieht sich ausschließlich auf den Quarz. Wie ich 
diesen angeschlossen habe ist im ersten Bild vom ersten Post 
ersichtlich. Für einen Tipp, warum er nicht schwingen könnte, wäre ich 
sehr dankbar.

Grüße

Chris

von Chris (synchmaster)


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H. H. schrieb:
> Chris G. schrieb:
>> Warum fängt mein Quarz nicht an zu schwingen?
>
> DOA?

Es ist leider schon der dritte Quarz, den ich ausprobiere.

Grüße

Chris

: Bearbeitet durch User
von uff basse (Gast)


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Chris G. schrieb:
> Für einen Tipp, warum er nicht schwingen könnte, wäre ich
> sehr dankbar.

Das Naheliegendste ist - wie bereits von anderen vorgeschlagen -
fehlerhafte bzw. falsche Lastkapazitäten. Ich füge noch Lötfehler
hinzu, speziell für den Si4705 und seine Umgebung.

Der Quarz müsste auch ohne Lastkapazitäten schwingen, wenn auch
nicht ganz genau auf der Sollfrequenz. Die Leitungen zum Quarz
sind stark in Masse eingebettet (Lötbrücken? Ätzreste für
Kurzschlüsse?) und eigentlich zu lang. So ein Quarz gehört direkt
in die Nähe des ICs positioniert. Die Lastkapazitäten könnten
durch ungeeignete Masseanbindung Störungen in den Oszillatorkreis
einbringen.  Etc, etc. .... einen Aufbau und das Layout willst
du ja nicht zeigen.

Chris G. schrieb:
> Es ist leider schon der dritte Quarz, den ich ausprobiere.

DOA kann auch den Si4705 bzw. seine "Lötbehandlung" betreffen.

von Jens G. (jensig)


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Chris G. schrieb:
> Die Befehle werden per I2C an den Chip gesendet und auch
> immer bestätigt.

Würde das überhaupt sinnvoll funktionieren, wenn der Oszillator nicht 
arbeiten würde?
Und wie wurde überhaupt festgestellt, daß der Quarz nicht schwingt? Denn 
wenn man mit dem Oszilloskop da rangeht, kann es ja sein, daß er durch 
diese zusätzliche kapazitive Belastung plötzlich aussetzt, und das Oszi 
eben nix anzeigt. Ohne Messung aber schwingt er vermutlich dann eben 
doch.

von Chris (synchmaster)


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Jens G. schrieb:
> Würde das überhaupt sinnvoll funktionieren, wenn der Oszillator nicht
> arbeiten würde?


Ja, die I2C Kommunikation funktioniert auch ohne Quarz. Ich habe sogar 
mal den Quarz entfernt und die I2C Kommunikation getestet. Der Chip 
bekommt über den Power up Befehl auch erst mittgeteilt, ob eine externe 
Clock oder eben ein Quarz verwendet wird.

Jens G. schrieb:
> Und wie wurde überhaupt festgestellt, daß der Quarz nicht schwingt? Denn
> wenn man mit dem Oszilloskop da rangeht, kann es ja sein, daß er durch
> diese zusätzliche kapazitive Belastung plötzlich aussetzt, und das Oszi
> eben nix anzeigt. Ohne Messung aber schwingt er vermutlich dann eben
> doch.

Bei meiner funktionierenden Schaltung mit dem gleichen Chip, allerdings 
mit anderem Quarz, kann ich die Schwingung messen. Was ebenfalls gegen 
einen funktionierenden Quarz spricht, ist die Tatsache, dass der Si4705 
nicht funktioniert (außer die Kommunikation).

Danke für deine Antwort.

Grüße

Chris

von Purzel H. (hacky)


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Zeit den Troll zu treten...
es scheint nicht moeglich einen Ausschnitt des Oszillators mit 
angeschriebenen Chips und Pins hochzuladen.
aber dann noch frech und ungeduldig werden..

Den Schaltplan brauch ich nicht mehr, ich fand das nicht verlinkte 
Datenblatt trotzdem beim Hersteller.
Da GPO3 mit Seriewiderstand der Treiber ist, wuerd ich dort mal mit dem 
Oszilloskop messen. Auf der Portseite des Widerstandes R3, dort muesste 
der Chip das Treibersignal anlegen.

: Bearbeitet durch User
von Chris (synchmaster)


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Purzel H. schrieb:
> Zeit den Troll zu treten...
> es scheint nicht moeglich einen Ausschnitt des Oszillators mit
> angeschriebenen Chips und Pins hochzuladen.
> aber dann noch frech und ungeduldig werden..
>
> Den Schaltplan brauch ich nicht mehr, ich fand das nicht verlinkte
> Datenblatt trotzdem beim Hersteller.
> Da GPO3 mit Seriewiderstand der Treiber ist, wuerd ich dort mal mit dem
> Oszilloskop messen. Auf der Portseite des Widerstandes R3, dort muesste
> der Chip das Treibersignal anlegen.

Danke für deine Antwort. Ich empfinde mich selbst weder als frech noch 
ungeduldig. Tut hier aber eigentlich auch nichts zur Sache.

Der Widerstand R3 wird laut Datenblatt nur für "digital audio" benötigt 
(s. Bild). Auf der funktionierenden Platine ist auch kein 
Serienwiderstand.
Nach dem power up Befehl, in dem auch festgelegt wird, dass ein Quarz 
verwendet wird, kann ich an dem Ausgang GPO3 eine Spannung messen (s. 
Bild).
Hier müsste eigentlich eine Schwingung zu messen sein, welche als 
Anregung für den Quarz verwendet wird?

Grüße

Chris

von H. H. (Gast)


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Zwischen Clk_in und GPO3 ist ein Inverter, und der bildet zusammen mit 
dem Quarz einen Oszillator.

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