Einschwingdauer eines Quarzes

R

Rene_G

Guest
Hallo!

Weiß jemand, wie man die Einschwingdauer eines Quarzes, beispielswiese
in einem Setup mit Microcontroller (Quarz, 2 Kondesatoren,
Microcontroller), berechnen kann bzw. von welchen Parametern diese
abhängt? In einschlägiger Literatur habe ich darüber leider noch nichts
Brauchbares finden können und auch die Datenblätter der Quarzhersteller
geben nicht Besonders viel her.

Vielen Dank im voraus!

Gruß, René
 
Rene_G schrieb:
Weiß jemand, wie man die Einschwingdauer eines Quarzes, beispielswiese
in einem Setup mit Microcontroller (Quarz, 2 Kondesatoren,
Microcontroller), berechnen kann bzw. von welchen Parametern diese
abhängt? In einschlägiger Literatur habe ich darüber leider noch nichts
Brauchbares finden können und auch die Datenblätter der Quarzhersteller
geben nicht Besonders viel her.
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Hallo,

ich fürchte die wird vom Quarz und von der Oszillatorschaltung abhängen.
So wird dann auch weder der Quarzhersteller noch der
Microcontrollerhersteller alleine dazu was genaues sagen können.

Aber innerhalb der Resetdauer die der Microcontroller mindestens braucht
sollte der Quarz und der Oszillator schon angeschwungen sein.

Bye
 
On Tue, 18 Nov 2003 13:59:11 +0100, Rene_G <rene_g1@gmx.de> wrote:
Weiß jemand, wie man die Einschwingdauer eines Quarzes, beispielswiese
in einem Setup mit Microcontroller (Quarz, 2 Kondesatoren,
Microcontroller), berechnen kann bzw. von welchen Parametern diese
abhängt? In einschlägiger Literatur habe ich darüber leider noch nichts
Brauchbares finden können und auch die Datenblätter der Quarzhersteller
geben nicht Besonders viel her.
Ungefähr über die Güte Q der Gesamtschaltung als
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gespiegelte Exponentialfunktion:

A(t) = A0 (1- exp(- (omega t) / (2 Q) ) )

Das Omega ist wie gehabt 2 pi f_res, die Güte von
einem Wald- und Wiesen-Quarz alleine liegt ca. bei
40000 bis 50000, das Loaded Q (Quarz mit Schaltung
als Last) eher <10000 je nach Chip und Schaltung.

Typischerweise kommt so ein uC Quarzoszillator bei
z.B. 8 MHz in <1ms hoch, die Amplitude ist dann aber
noch nicht völlig stabil.

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
 
Uwe Hercksen <hercksen@mew.uni-erlangen.de> wrote:

Aber innerhalb der Resetdauer die der Microcontroller mindestens
braucht sollte der Quarz und der Oszillator schon angeschwungen sein.
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Unterschiedlich. AVRs zum Bleistift kann man dahingehend tunen, daß
sie schneller anfangen zu arbeiten. So von der Erinnerung her
empfiehlt Atmel dabei die kürzeren Varianten ausdrücklich nicht für
Quarzbetrieb, sondern für entweder internen RC-Generator oder einen
Keramikschwinger. Letztere schwingen offenisichtlich deutlich
schneller an als ein Quarz.

Wenn man den Controller weitgehend schlafen legen will, aber hin und
weider aufwecken (um Strom zu sparen), kann das schon einigen Einfluß
haben.
--
J"org Wunsch Unix support engineer
joerg_wunsch@interface-systems.de http://www.interface-systems.de/~j/
 
In einschlägiger Literatur habe ich darüber leider noch nichts
Brauchbares finden können
Das mit der Güte wurde ja schon erklärt: ungenaue Mikroprozessor-
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quarze werden schneller ihre endgültige Frequenz erreicht haben.
Anderer Aspekt beim Einschalten des Gateoszillator ist die
RC-Zeitkonstante R1 C1 die erstmal auf Vcc/2 hochgelaufen sein
muß damit überhaupt was schwingt. Kleiner Kerko und 1 MOhm statt
10 MOhm ist schneller.


| \
--| *-
| | / |
| |
+--R1---|
| |
+---Q---|
| |
C1 C2
| |
GND GND

MfG JRD
 
Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> schrieb:

[...]

Ungefähr über die Güte Q der Gesamtschaltung als
gespiegelte Exponentialfunktion:

A(t) = A0 (1- exp(- (omega t) / (2 Q) ) )
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Ein kleineres Problem dabei ist, A0 (Rauschen des Verstärkers bei der
Schwingkreisfrequenz?) herauszufinden.

[...]

Typischerweise kommt so ein uC Quarzoszillator bei
z.B. 8 MHz in <1ms hoch, die Amplitude ist dann aber
noch nicht völlig stabil.
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....wenn viel Verstärkung übrig ist.

Der Colpitts-Oszillator eines 68HC912D60A mit amplitudenabhängig
geregelter Konstantstromquelle ist so schlapp, daß er mehrere
Millisekunden braucht. Aber der uC rennt schon bei kleinsten
Amplituden los und stürzt dann gerne mal ab, wenn das Rauschen
schneller war als der max. mögliche Bustakt.

Servus

Oliver
--
Oliver Betz, Muenchen
 
On Tue, 18 Nov 2003 22:04:18 +0100, Oliver Betz <OBetz@despammed.com>
wrote:
Ein kleineres Problem dabei ist, A0 (Rauschen des Verstärkers bei der
Schwingkreisfrequenz?) herauszufinden.
Nö.
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Das A0 ist in dem Fall die durch den Amp. begrenzte
maximale Amplitude bei *möglichst hoher* Verstärkung
in der Rückkopplung.

Das ist im Grunde die auf den Kopf gestellte Formel
für das Ausschwingen eines Resonators. Wenn man einen
Quarz per Signalgenerator und Koppel-C einschwingen
läßt, dann sieht das genau so aus, halt wie bei DC beim
Kondensator, der über einen Widerstand ge- und entladen
wird, betrachte den Quarz einfach als "Wechselstrom-
Kondensator", die Schwingungsenergie ist auch nur Energie,
der Resonator ein Energiespeicher und bei geringerer
Amplitudendifferenz (am Ende) nimmt er entsprechend
weniger Leistung auf, ebenso wie der C via R. Eben diese
Kopplung drückt die Güte aus (ist die extrem hoch, dann
ist die Kopplung zur Umwelt extrem gering, ergo fließt wenig
Leistung), damit kommt wieder die typische Wachstums-
Differentialgleichung raus, deren Lösung die Exponential-
funktion ist.

* Wichtig *:

Ich gehe dabei davon aus, dass der Oszillator Amp.
*hinreichend viel* Verstärkung hat, sodass er auch
bei mittelmäßigen Amplituden am Eingang bereits
am Ausgang in die Begrenzung geht.

Ansonsten siehe Ersatzschaltbild des Quarzes,
der nimmt bei hoher Güte einfach nur begrenzt
Energie auf, oder er hat halt keine Güte mehr ...

Der Colpitts-Oszillator eines 68HC912D60A mit amplitudenabhängig
geregelter Konstantstromquelle ist so schlapp, daß er mehrere
Millisekunden braucht. Aber der uC rennt schon bei kleinsten
Amplituden los und stürzt dann gerne mal ab, wenn das Rauschen
schneller war als der max. mögliche Bustakt.
Das ist natürlich ein anderes Thema, wenn der Oszillator
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nix taugt ;-/

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
 
Oliver Bartels <spamtrap@bartels.de> schrieb:

[A(t) = A0 (1- exp(- (omega t) / (2 Q) ) )]

Ein kleineres Problem dabei ist, A0 (Rauschen des Verstärkers bei der
Schwingkreisfrequenz?) herauszufinden.
Nö.

Das A0 ist in dem Fall die durch den Amp. begrenzte
maximale Amplitude bei *möglichst hoher* Verstärkung
in der Rückkopplung.
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Oha, hatte die Formel nicht lange genau angeschaut (und z.B. das "1-"
übersehen). _Dieser_ Teil des "Anschwingens" ist aber doch i.d.R.
irrelevant, weil das Ausgangssignal ja bereits volle Amplitude hat.

Solange das Ausgangssignal noch nicht begrenzt ist, steigt die
Amplitude exponentiell (A(t)~e^(t/tau)), und dafür brauche ich eine
Anfangsamplitude. Und die kann nur vom Rauschen kommen.

Kann sein, daß ich das jetzt wieder nicht 100% fertig gedacht habe.

Servus

Oliver
--
Oliver Betz, Muenchen
 
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