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International => Deutsch => Topic started by: sschultewolter on Jun 25, 2014, 07:05 pm

Title: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 25, 2014, 07:05 pm
Hallo,

ich experimentiere gerade ein bisschen mit den Attiny84. Nun stellen sich 2 Fragen.

Zum einen ist es soweit ich das richtig sehe bekannt, dass ein Resonator eine höhere Abweichung vom Sollwert hat. Dieser soll bei den Murata Keramik Resonatoren bei 0,5% liegen. Quarze hingegen sind da 5mal genauer (100ppm). Laut einem Artikel von Mikrokontroller reicht gegenüber dem internen Quarz des Attiny84 bereits ein Resonator aus, um sauber mit der UART Schnittstelle zu arbeiten. Eingesetzt soll der Attiny hauptsächlich mit Led Strips (WS2812B). Sind diese ICs dann bereits empfindlicher als die UART Schnittstelle?

Die 2 Frage befasst sich um den Aufbau. Ich möchte den Attiny möglichst minimal bestücken. Derzeit steht mein Layout soweit noch, dass ich den ISP herausführe. Jedoch kann es sein, dass ich diesen komplett rauslasse und den Attiny auf einem Adapter programmiere. Spart Platz. Als externe Beschaltung ist somit nur noch ein 0,1µF Keramik Kondensator zwischen VCC und GND geplant. Ist dieser hier sinnvoll, oder kann er auch problemlos rausgelassen werden? Der Kondensator wird auf der Rückseite einfach direkt zwischen VCC und GND angelötet. Zu guter letzt stellt sich hier dann die Frage, Resonator (3Pin, XTAL1, GND, XTAL2) oder einen Quarz (2Pin, XTAL1, XTAL2) einzustezen. Das "Problem" ist, dass dieser dann noch 2 Keramikkondensatoren (22pF) braucht. Gibt es solche Quarze als DIP auch bereits mit integrierten Kondensatoren?

Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: Klaus_ww on Jun 25, 2014, 08:04 pm
Den 100nF für die Versorgungsspannung bau in jedem Fall ein.
Beim Oszillator würde ich Quarz + 2 Kondensatoren nehmen, läßt sich ja auch prima auf der Platinenunterseite verlöten. Braucht also keinen richtigen Platz.
Es gibt auch fertige Quarz-Oszillatoren, welche die kleinste Gehäusegröße ist weiß ich nicht (findest Du aber sicher raus), aber kleiner als ein Quarz + die 2 pF-Cs sind die vermutlich auch nicht.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: uwefed on Jun 26, 2014, 12:10 am

Hallo,

ich experimentiere gerade ein bisschen mit den Attiny84. Nun stellen sich 2 Fragen.

Zum einen ist es soweit ich das richtig sehe bekannt, dass ein Resonator eine höhere Abweichung vom Sollwert hat. Dieser soll bei den Murata Keramik Resonatoren bei 0,5% liegen. Quarze hingegen sind da 5mal genauer (100ppm).

Das ist 50 mal genauer. 0,5% sind 5000ppm.

Quote

Laut einem Artikel von Mikrokontroller reicht gegenüber dem internen Quarz des Attiny84 bereits ein Resonator aus, um sauber mit der UART Schnittstelle zu arbeiten. Eingesetzt soll der Attiny hauptsächlich mit Led Strips (WS2812B). Sind diese ICs dann bereits empfindlicher als die UART Schnittstelle?

Die Microcontroller haben KEINEN internen Quarz sondern einen RC Oszillator. Der ist wegen der Streuung von R noch ungenauer als ein Resonator. Das Datenblatt gibt 10% Fehler bei 3V und 25°C. Mit der Temperatur und Versorgungsspannung wird er noch ungenauer. Durch Kalibrierung mittels eines Registers kann er auf 1% im ganzen zulässigen Temperatur und Spannungsbereich verbessert werden. Siehe Seite 176 von http://www.atmel.com/Images/doc8006.pdf

Quote

Die 2 Frage befasst sich um den Aufbau. Ich möchte den Attiny möglichst minimal bestücken. Derzeit steht mein Layout soweit noch, dass ich den ISP herausführe. Jedoch kann es sein, dass ich diesen komplett rauslasse und den Attiny auf einem Adapter programmiere. Spart Platz. Als externe Beschaltung ist somit nur noch ein 0,1µF Keramik Kondensator zwischen VCC und GND geplant. Ist dieser hier sinnvoll, oder kann er auch problemlos rausgelassen werden? Der Kondensator wird auf der Rückseite einfach direkt zwischen VCC und GND angelötet. Zu guter letzt stellt sich hier dann die Frage, Resonator (3Pin, XTAL1, GND, XTAL2) oder einen Quarz (2Pin, XTAL1, XTAL2) einzustezen. Das "Problem" ist, dass dieser dann noch 2 Keramikkondensatoren (22pF) braucht. Gibt es solche Quarze als DIP auch bereits mit integrierten Kondensatoren?


Nein. Die Quarze gibt es nicht mit integrierten Kondensatoren.

Grüße Uwe
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 26, 2014, 01:49 am
Hallo Uwe,

stimmt, da habe ich mich mit den ^-Faktoren um eine Stelle vertan.

Das man den internen RC Ozcilator "kalibrieren" kann auf etwa 1% finde ich gut. Ich werde mal schaun, ob ich sowas hinbekomme. Das wäre ja dann nicht mal schlecht.

Ich habe mich mal an Klaus seinen Vorschlag orientiert und nach entsprechenden Oszilatoren gesucht. Gefunden habe ich nicht viel. Die ersten Exemplare lagen teilweise bei 3€/Stk, was im Vergleich zum Attiny doch sehr teuer ist.

Nun habe ich nicht weiter geschaut, erst nach deiner Antwort und ich bin vielleicht fündig geworden.

http://www.reichelt.de/Oszillatoren/OSZI-16-000000/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=13686&GROUPID=3174&artnr=OSZI+16%2C000000

Der Preis ist zwar nicht so günstig wie meine Resonatoren oder die Quarze, aber es wäre ein Bauteil, was vom Platz mehr braucht als der Resonator, aber max. so groß ist wie der vom Quarz + pf-Kondensatoren. Die Abweichung beträgt +-100ppm. Jedoch weiß ich nicht 100%, wie ich den richtig anschließen soll.

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/OSZI.pdf

Ich würde jetzt sagen, Vcc kommt von der Versorgungsspannung genauso wie Gnd. Der Output geht auf Xlat, jedoch was geschieht mit NC/Enable. Kann dieser als No Connection oder für Xlat2 verwendet werden?

Die Bauweise ansonsten gefällt mir bei dem Dinge genauso wie vom Quarz selber ohne Zusatzkomponenten, weil diese schön flach auf dem PCB aufliegen.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: Serenifly on Jun 26, 2014, 01:56 am

Das man den internen RC Ozcilator "kalibrieren" kann auf etwa 1% finde ich gut. Ich werde mal schaun, ob ich sowas hinbekomme. Das wäre ja dann nicht mal schlecht.

Das hatten wir letztens hier:
http://forum.arduino.cc/index.php?topic=246432.0

Jurs hat wie immer die Musterlösung geliefert. Reply #11 und 12
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 26, 2014, 02:14 am
Danke, das schau ich mir morgen mal an. Hab einige Attinys zum testen. Bei dem Artikel vom MController, den ich gerade nicht wieder finde (aber auch egal), wurde angegeben, dass der interene Takt nicht reicht. Ein Resonator jedoch ausreichend ist bei einer Abweichung von 0,5 - 1%. Wenn ich somit, dank jurs Lösung (wer auch sonst :) ) auf etwa 1% komme, kann ich doch den Attiny komplett ohne Zusatzkomponenten sicher betreiben (Kerko zwischen Vcc und GND ausgeschlossen).

Falsch? Ich hoffe nicht. Das wäre natürlich klasse. Zumal ein Attiny 85 läuft in Verbindung mit Ws2812B und 8Mhz bei 5Volt sehr gut, ohne das es zu Verfälschungen läuft, jedoch habe ich diesen nur im "Inselbetrieb" laufen lassen. Soll heißen, genauen Ablauf programmiert und ablaufen lassen halt.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: uwefed on Jun 26, 2014, 07:57 am
Einen Oszilatoren zu nehmen finde ich nicht gut. Außer der Größe verbrauchen sie relativ viel Strom (laut Datenblatt bis zu 35mA). Da tendiere ich zu Quarz und SMD-Kondensatoren.
Grüße Uwe
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: Klaus_ww on Jun 26, 2014, 07:46 pm

Einen Oszilatoren zu nehmen finde ich nicht gut. Außer der Größe verbrauchen sie relativ viel Strom (laut Datenblatt bis zu 35mA). Da tendiere ich zu Quarz und SMD-Kondensatoren.
Grüße Uwe


Dem kann ich mich kommentarlos anschließen (huch, das war ja ein Kommentar  XD)
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: udoklein on Jun 26, 2014, 10:17 pm
Die Lösung von Jurs ist nicht auf 1% genau. Man muß das Datenblatt richtig lesen. Der Eintrag ist wie folgt zu interpretieren.

Wenn man für EINE feste Frequenz und EINE feste Spannung und EINE feste Temperatur den RC Generator kalibriert, dann hält er für dieses Tripel eine Toleranz von 1% ein. Alles andere wäre auch mehr als überraschend. Man kann also kalibrieren solange man will, falls die Temperatur nicht fest ist wird der RC Oszillator bis zu 10% abweichen.

Den Kommentar zu Resonatoren spare ich mir.

Wer einen halbwegs brauchbaren Taktgeber will nimmt einen Quarz. Alles andere ist im Amateurbereich den Aufwand nicht wirklich wert.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: skorpi080 on Jun 26, 2014, 10:30 pm
Und nicht diese Zylinder Quarze, auch wenn ich die trotzdem mal einbaue um zu testen obs so viel ausmacht wie du sagst.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 26, 2014, 10:40 pm
@skorpi: Zylinderquarze? Du meinst die länglichen Röhrchen? Nein, die habe ich garnicht vor einzusetzen.

@Udo: Deine Meinung zur Genauigkeit habe ich mehrmals auch schon in anderen Threads mitbekommen. Natürlich kann man versuchen, möglichst nahe an einer stabilen Taktfrequenz zu gelangen. Das soweit richtig, nur fragt sich meist, ob der ganze Aufwand dafür notwendig ist. Es gibt sicherlich Einsatzgebiete, bei denen man mit einem Resonator nichts mehr anfangen kann und auf etwas genaueres und temperaturstabilieres zurückgreifen muss. Für die Serielle Schnittstelle (UART) scheint das aber eher eine untergeordnete Rolle zu spielen. Ich werde mir nachher mal die Datenblätter zum WS2812B anschauen, wie hoch dort die max. Toleranz liegt. Sollte diese doch innerhalb der Toleranzen des Resonators bleiben, so werde ich den nehmen mit 20MHz (läuft gerade), andernfalls werde ich dann doch die 16MHz Quarze + Kerkos verbauen, die auch auf dem Uno zu finden sind.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: udoklein on Jun 27, 2014, 10:29 pm
Wenn Du wirklich nur WS2812B ansteuern willst, dann reicht RC. Warum? Weil im Datenblatt Toleranzen von fast 30% ausgewiesen sind. Und warum? Naja, weil MCs mit RC Oszillator nur ~10% genau sind. Also 10% für den Master Controller und 10% für den Controller an der LED. Dort will man ja auch sparen, denn die Teile sind echte Massenware und da kommt es wirklich auf 1/100 Cent an. Und dann noch 10% Puffer weil die Dinger ja mächtig warm werden.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 27, 2014, 10:53 pm
Hallo Uwe,

ich hab jetzt zwei Attinys auf eine kleine Platine untergebracht, denn einen betreibe ich mit 16MHz Quarz + 2x 22pF Kerkos, den anderen mit 16MHz Resonator. Ich werde morgen einmal testen, ob ich da zeitlich irgendwann Probleme bekomme. Werde beide versuchen, über einen Input gleichzeitig zu starten und dann abwarten, ob es überhaupt auf längere Sicht einen Unterschied macht. Denke hierbei sollten beide komplett ausreichen. Danach werde ich testen, wie es sich mit einer Schnittstelle verhält. Da die Attinys keine Serielle Schnittstelle haben, werde ich zuerst I2C testen, danach AltSoftSerial. Hier sollten spätestens mit dem internen OC Probleme auftreten. Der Resonator sollte ausreichen, aber mal schaun.  Ich melde mich ;)
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: udoklein on Jun 27, 2014, 10:57 pm
Wenn Du Platzprobleme hast, warum wechselst Du nicht auf SMD? Sobald man den Bogen raus hat (und das geht schnell), ist das viel bequemer als TTH. Kein Bohren und kein Einfädeln mehr. Einfach die Teile mit der Pinzette plazieren und drüberlöten. Klappt mit einer 2mm Lötspitze problemlos. Einfach mal die Tutorials im Netz durchlesen und probieren.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: skorpi080 on Jun 27, 2014, 11:05 pm
Quote
Du meinst die länglichen Röhrchen?

Die meine ich.

Dass mit den Tutorials sieht immer so einfach aus, in real.exe siehts anders aus.
Mit Flussmittel gehts aber, werde bei den nächsten Platinen (wenn die denn fertig sind) mal ohne probieren und zum schluss nur mit entlötlitze drüber gehen.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: udoklein on Jun 27, 2014, 11:12 pm
Also ich hatte nur mit den Tutorials nach weniger als 2h den Bogen raus. Das Zaubermittel heisst "viel Flussmittel".
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: skorpi080 on Jun 27, 2014, 11:14 pm
Welches verwendest du denn? Und welche dicke vom Lötzinn?
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: udoklein on Jun 27, 2014, 11:28 pm
Ich nehme einen Fluxpen "no clean" und 0.5mm Lötzinn. Würde aber mit 1mm oder 2mm genausogut gehen. Ich packe das Lötzinn auf die Spitze und ziehe sie einfach über die Pads. Die Oberflächenspannung erledigt den Rest.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 28, 2014, 01:00 am
Hallo Udo,

SMD löten ist kein Problem. Den Prototypen habe ich derzeit auf Lochraster aufgebaut (hatte keine gescheiten Streifenrasterplatinen mehr). Die daran angeschlossene Hardware existiert bereits auf SMD Basis. Auch wenn darauf sich dann nur die SMD5050 Gehäuse sowie ein kleiner Kondensator befinden.

Das Problem ist, dass ich in naher Zukunft vom Eisenchlorid ätzen wegkommen möchte, da ich über an Natriumsulfat kommen kann und meine Küvette, die seit Ewigkeiten unbenutzt rumlag, endlich in Betrieb nehmen.

Das weitere Problem ist, für DIP hab ich alles hier. SMD Material habe ich nur für andere Projekte daheim (0,1nF Keramikkondensatoren, diverse ICs (Attiny84, TLC5916, DS3231M...). Das wird alles noch kommen, aber erst einmal muss ich sehen, ob das Projekt auf Dauer rentabel ist mit den Attiny. Nicht das ich aufgrund des Speichers doch wieder auf den Atmega umsteigen muss. Habe mit dem 84er bereits den größtmöglichen Flash Speicher von 8kB (vgl. Atmega328 32kB). Habe gestern mal testweise einiges auf den Chip geladen von meinen Funktionen, so wie es aber aussieht, könnte ich damit hinkommen.

Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 28, 2014, 10:17 am
Mal eine Frage,

gibt es irgendwo ein Tool/Filter, um seinen passenden AVR zu finden. Mein Speicher könnte auf Dauer auf den Attiny etwas knapp werden. Leider ist mit 8kB bereits bei der Attiny Serie Feierabend. Bei dem Atmegas findet man deutlich mehr, jedoch haben die schon wieder einen ganzen Schlag mehr Pins, die ich garnicht brauch. Suche nach einem "kleinen" Atmega. Wenn möglich, in DIP, da ich diesen Tauschbar halten möchte.  Alternativ TQFP in der Größenordnung vom Atmega328P
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: peter_de on Jun 28, 2014, 01:41 pm
Kennst du diese (http://www.atmel.com/products/microcontrollers/avr/default.aspx?tab=parameters) Seite?

Viele Grüße
Peter

Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 28, 2014, 03:38 pm
Danke,

nein den Filter hab ich auf Anhieb auf der Herstellerseite nie gesehen. Bin immer direkt zu den DB gelangt.
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: Eisebaer on Jun 28, 2014, 05:10 pm
hi,

hab's mir irgendwann runtergezogen.

gruß stefan
Title: Re: Frage: Resonator/Quarz
Post by: sschultewolter on Jun 28, 2014, 05:30 pm
Danke Stefan,

hab mich nun nochmal umgeschaut. Hab nun gesehen, eine Zwischenstufe zwischen Atmega und Attiny gibt es scheinbar nicht so wirklich. Lediglich der Attiny167 machte auf den Datenblatt nicht den schlechtesten Eindruck. Werde dann ggf. um die Frage nach dem Controller "aufgeben" und doch den Atmega328 TQFP nehmen. Deutlich kleiner (lötbar) wird es dann nicht. Speicher habe ich dann aber genug. Hab mir von skorpi den Busankoppler angeschaut. Dafür ist eine echte UART Schnittstelle sicher auch von Vorteil.

Möchte für die Beleuchtung dann komplett auf Funk/Bluetooth verzichten. Hinter der Beleuchtung kommt eine UP Dose mit Abdeckung. Dort wird dann der Strip herausgeführt. Werde dann ein Cat7 Kabel zum Netzwerkschrank legen. Dort werde ich einen meiner Rasp unterbringen, der dann ggf. ein Webinterface oder ähnliches bereitsstellt für die Strips zum konfigurieren.