Crystal Load Capacitance

In mijn geval is Ca=150pF en Cb=27pF
Met de gebruikelijke formules berekende ik dat dit circuit bedoeld is voor een crystal met CL= ~30pF.

De gangbare crystals hebben echter een CL= 18pF.
Nu dacht ik altijd dat ik dan Ca en Cb moet gaan aanpassen, want anders "blaas ik de inverter op".

Hier (moeilijke formules met een schitterend plaatje) staat in Figure 2 de frequentieverschuiving als je de CL varieert (van 2pF tot 60pF).

Het hele verhaal suggereert dat ik 'slechts' met een afwijkende frequentie te maken krijg als CL afwijkt van de designwaarde.
Verder nergens iets over mogelijke schade of dat de oscillator niet opstart.

Deze geeft ook wat informatie hoeveel je CL kan laten varieren.

Maakt het voor het IC helemaal niets uit dan? Ik had eigenlijk gedacht dat de zaak uit fase raakt en kapot kan gaan. Of niet opstart.

[Bericht gewijzigd door Spog2 op 7 maart 2018 14:04:38 (12%)]

Ik zou niet weten waarom, weerstand Rs voorkomt dat de inverter een grote capacitieve belasting ziet aan zijn uitgang.

Het is vrij gebruikelijk om die 2 condensators identiek te kiezen, maar dat hoeft niet. Met de huidige waarde kom je op ongeveer 23pF, dus met een strooicapaciteit van een paar pF zit je aardig in de buurt van die 30pF. Een kristal dat bedoeld is voor 18pF zal het met 30pF wel doen, maar dus wel met een afwijking.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

In 'moeilijke' gevallen kun je ook bij Abracon terecht.
Binnen een paar uur heb je een net uitgewerkt antwoord terug met waardes en eventueel advies voor een beter geschikt kristaltype...
Hangt ook van de frequentie af. Bijv. 32768 kristallen zijn er ook met een CL van <4pF. (geen extra caps nodig...)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Op 7 maart 2018 14:12:00 schreef Arco:
In 'moeilijke' gevallen kun je ook bij Abracon terecht.
Binnen een paar uur heb je een net uitgewerkt antwoord terug met waardes en eventueel advies voor een beter geschikt kristaltype...
Hangt ook van de frequentie af. Bijv. 32768 kristallen zijn er ook met een CL van <4pF. (geen extra caps nodig...)

Ik ben maar een eenvoudige amateur die een bestaand bordje van een ander crystal wou voorzien. Natuurlijk kan Abracon mij een passend crystal leveren, maar tzal een dure zaak worden.

Op de gangbare markt is CL=18pF standaard. Maar op de behuizing zie ik niets staan. Je blijft dus in het ongewisse wat je krijgt als je online koopt. Ik heb een 30pF type gevonden bij een online shop, maar kan niet controleren of wat ik geleverd krijg klopt.
Naar het zich nu laat aanzien zal een afwijkende CL gewoon werken, maar de frequentie wijkt dan wel ietsje af van de specs.
Ben nu wat meer gerustgesteld.

Natuurlijk kan Abracon mij een passend crystal leveren, maar tzal een dure zaak worden.

???
Goedkoopste kristal dat ze hebben is 14 cent, dat vind ik niet echt duur... ;)
http://nl.farnell.com/w/c/crystals-oscillators/crystals/prl/...rt=P_PRICE

[Bericht gewijzigd door Arco op 7 maart 2018 14:39:55 (20%)]

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Op 7 maart 2018 14:37:27 schreef Arco:
[...]
???
Goedkoopste kristal dat ze hebben is 14 cent, dat vind ik niet echt duur... ;)
http://nl.farnell.com/w/c/crystals-oscillators/crystals/prl/...rt=P_PRICE

Farnell: "A: Online orders zijn GRATIS. Wanneer u bestelt via e-mail, fax of telefoon, worden alle orders boven € 50 gratis geleverd. Voor orders onder € 50 worden er € 8,00 verwerkingskosten in rekening gebracht."
Dat wordt dus minimaal €8,14 + 21% BTW.

Bij de Crystals staat specifiek:
Per stuk prijs €0,17 Verzendkosten: € 25,- per bestelling. Levering binnen drie werkdagen voor voorradige artikelen
Of anders minimaal 1000 stuks bestellen.

Bij DIgikey, Mouser, RS kom ik er niet eens in uit als particulier. En dat laten ze dan op het eind weten als je je bestelling door de website heen gezeuld hebt.

[Bericht gewijzigd door Spog2 op 7 maart 2018 14:54:53 (12%)]

Bij digikey en mouser kun je gewoon bestellen. Bij farnell ook (als partikulier via www.sinuss.nl)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
High met Henk

Special Member

online orders zijn gratis: ben ik blij dat ik altijd on line bestel!!

to all newbies: RTFM/D of google eens (p.s. RTFM/D = Read the f*cking manual/datasheet).

Op 7 maart 2018 15:15:33 schreef Arco:
Bij digikey en mouser kun je gewoon bestellen. Bij farnell ook (als partikulier via www.sinuss.nl)

Heb ik pas ook ontdekt. Is een 'redelijk alternatief'.
Die geven specs erbij, wat je bij de chinezen en Arduino stores mist.
https://sinuss.nl/zoeken?keyword=crystal+4mhz
Levert een 4mHz 30pF op voor €0,45+€4,95 verzendkosten.

blackdog

Golden Member

Hi Spog2,

Het is natuurlijk veel handiger voor ons als je ons verteld waarover het gaat...
Je hebt het over een "bordje" en een xtal dat je wilt veranderen...
Als je nu eerst eens bij het onderwerp begint, wat voor "bordje" is het waar het xtal op zit en wat is je doel.

Behalve de xtal capaciteit heb je ook nog zoiets als het maximale vermogen dat het xtal kan verwerken,
en ja, het xtal kan stuk gaan of flink aan stabiliteit inboeten als je het te hard aanstuurd.

Groet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

@Blackdog
Ik heb het schema toch gepost?
Het IC is 74HC00 en zit op een mikrocontrollerbordje STK200.

Maar ik vroeg geen (detail-/nood-)oplossing voor iets wat niet werkt.

Ik zocht naar onderwijzing in het algemeen betreffende de effecten van een ander crystal wat niet de juiste CL heeft.
Inmiddels heb ik geleerd dat daar soms gebruik van wordt gemaakt.
Het toverwoord is 'frequency pulling'.
Ik heb gegoogled "frequency pulling crystal oscillators"

Dus als jij hier nou een mooi grafiekje plaatst over de varieerbaarheid van CL bij een paar van dit soort crystals (4/8/16/20 Mhz en CL=18pF cq 30 pF), toegepast in het schema van eerste post, ben ik helemaal geholpen.

Symbool is een 7404 (inverter), geen 7400 (2 input NAND gate)...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Zo kritisch is die frequentie helemaal niet op een STK-200.

It's the rule that you live by and die for It's the one thing you can't deny Even though you don't know what the price is. It is justified.

Op 7 maart 2018 16:50:55 schreef Arco:
Symbool is een 7404 (inverter), geen 7400 (2 input NAND gate)...

Ik heb inderdaad een ander symbool van het internet gejat.
Op mijn schema is het een blokje van een NAND 74HC00.

Gewoon even twee C'tjes van 33pF gebruiken.

This is the world we know best, the world of madness

Op 7 maart 2018 17:17:52 schreef Blackfihttps://www.circuitsonline.net/images/icons/toolbar_italic.pngn:
Gewoon even twee C'tjes van 33pF gebruiken.

Dat is een oplossing van het probleem, maar niet van de vraag. Als ik wou solderen zou ik alleen de 150 pF vervangen door een 22 pF die ik heb liggen voor een crystal met CL=18pF. Maar het zit zo priegelig in elkaar dat ik misschien van de wal in de sloot raak. Ik wou dus liever niks verbouwen. Op de plek zit een voetje, en ik maakte me zorgen of het IC stuk kon of niet zou opstarten als ik daar zomaar een willekeurig (verkeerd) crystal in zou doen. Daarom vroeg ik naar de effecten/gevolgen daarvan.
De reguliere oplossing was al bekend, ik wist immers welke CL bij de C's hoorde.

blackdog

Golden Member

Hi Spog2,

Toch is mijn vraag niet zo vreemd.
Ik ben nu gaan zoeken op STK200 en microcontrolers en vind dat Kanda daar en ontwikkelbord voor heeft gemaakt.
Nu kan jij wel denken, dat hoeven ze allemaal niet te weten, maar wij weten niet wat jij nu echt wilt en ik neem aan dat je advies wilt.

Kijk nu naar hoe dit topic verloopt, het verzand helemaal in een leveranciers topic, was dit je bedoeling?

Laten ik er even van uit gaan dat het om de STK van Kanda gaat en dat draat op b.v. 16MHz.
Als jij nu denkt ik ga er 20MHz xtal op zetten, wat is de winst denk je? meestal niet zinnig, of je code moet net niet helemaal soepel lopen en met het beetje extra wel.
20% hoge frequentie merk je meestal bijna niet.

Ik kan niet alles zien wat je hebt gepost door de hier aanwezige firewall.
In een van je documenten wordt uitgelegt welke waarde de condensatoren ongeveer moten zijn voor microcontrolers.
Er wordt in uitgelegt wat de capaciteiten van het IC ongeveer zijn, hierna volgt er een formule wat de vervang capaciteit zal zijn voor de twee condensatoren aan de ingang en de uitgang.

Standaard voor microcontrolers zit dit tussen de 15 en 20pF.
Als je een werkende microcontroler hebt zal je deze waare ongeveer vinden.
Wil je van zeg 12MHZ naar 16MHZ gaan, dan moet die controler dat ook aan kunnen.
Kijk in de datasheet van de microcontroler wat nodig is voor het xtal.

Zou je de de schakeling willen trimmen maak dan C1 trimbaar als je een goede frequentie counter hebt, dat kan je dus het xtal precies op frequentie zetten als dit nodig is.
Echt "Pullen" is eigenlijk iets anders, dan trek je meestal het xtal buiten zijn normale optimale gebied.
De weerstand Rs dient er voor om het vermogen dat aan het xtal wordt toegevoerd te beperken zoals ik al eerder aan gaf.
En het helpt de inverter een beetje omdat hij door de Rs weerstand minder belast wordt.
Rs zit bij microcontrolers vaak ingebouwd.

Denk jij nu te gaan testen met een CMOS IC op 12V dan zijn de capaciteiten van het IC anders en daardoor zit het xtal dan niet goed op frequentie,
verder is er grote kans dat het xtal overstuurd wordt (de moderne kleine typen).
Alles hangt af van wat je wilt bereiken, maar ik zou zeggen, ga het proberen, dan doe je ervaring op.

Hier een document van Intel ter aanvulling van wat je zelf al liet zien.
https://www.scribd.com/document/368592047/iap155-pdf

Succes,

Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Bedankt Blackdog. Je helpt me verder. "Zomaar even een ander crystalletje?", vroeg ik me dus ook af.
Overigens op de STK200 vormt dat dat crystal met die inverter een 'external oscillator' voor de AVR. AVR staat er dan dus buiten, behoeft geen aanpassingen.

[Bericht gewijzigd door Spog2 op 7 maart 2018 18:33:13 (15%)]

blackdog

Golden Member

Hi Spog2,

Je kan best een ander xtal proberen als je dit wilt.
Neem er een die even groot is wat behuizing betreft, dan heb je de grootste kans dat het werkt.
Natuurlijk wel binnen de frequentie specs van de processor wil het stabiel gaan werken.

Wat ik al aangaf, een klein beetje hoger kan meestal wel door de ruime marge van veel fabrikanten aanhouden.
Maar als het een speelobject is, zou ik zeggen soldeer er op los en leer :-)

Groet,
Blackdog

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

De "robustheid" van kristal oscilatoren (dus datgene wat het kristal laat oscileren) varieert behoorlijk. Bij Atmel en Microchip zijn de hints-en-tips over de kristallen bij hun processor in 1 regel samen te vatten: "Aansluiten en gaan."

Bij ST is het zo dat ze een heel verhaal gaan ophangen over stabiliteitsmarges en hoe je die kan uitrekenen. Ik maak daaruit op dat het bij hun niet altijd "aansluiten en gaan" is. Minder robust.

Anderzijds, bij mij werkt tot nu toe ook hun oscilator 100% van de gevallen.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 8 maart 2018 11:10:11 schreef rew:
De "robustheid" van kristal oscilatoren (dus datgene wat het kristal laat oscileren) varieert behoorlijk. Bij Atmel en Microchip zijn de hints-en-tips over de kristallen bij hun processor in 1 regel samen te vatten: "Aansluiten en gaan."

Bij ST is het zo dat ze een heel verhaal gaan ophangen over stabiliteitsmarges en hoe je die kan uitrekenen. Ik maak daaruit op dat het bij hun niet altijd "aansluiten en gaan" is. Minder robust.

Anderzijds, bij mij werkt tot nu toe ook hun oscilator 100% van de gevallen.

Aansluiten en gaan? Nee ook Atmel/Microchip heeft te maken met marges en stabiliteit.

Voor de meeste gebruikers is het niet echt een issue maar als je een zeer stabiele klok nodig (vs. voltage, temp, spreiding in componenten) hebt of te maken hebt met high volume productie (en daar weten ze ST alles van), dan wil je gewoon zeker weten dat je klok circuit binnen de condities gegarandeerd werkt volgens de voorschriften.

This is the world we know best, the world of madness