Extern-Oscillator problem, är detta vanligt?

[Korken]

Godagens!

Jag har krigat mycket med det senaste KFly kortet och set senaste var att MCUn inte ville starta den externa kristallen korrekt (180 grader fasvridet) utan den försökte driva kristallen i medfas och givetvis så vill inte kristallen då.
Jag tror att detta beror på att vi hade problem med ett footprint så den stackars MCUn fick lödas om 14ggr och smaka på lite touchup av kolven lika många gånger.
Vi testade driva MCUn extern via en signalgenerator, så den fungerar fortfarande. Den vill bara inte starta oscillatorn korrekt.
Jag hade liknande problem på en AVR en gång, kommer dock inte ihåg om jag direkt reflekterade över detta då.

Så jag måste fråga, är oscillatordrivningen väldigt känslig?
Det är som om (ifall det är en inverterdrivare) att invertern skulle ha blivit knasig. Vad tror ni kan skapa dessa problem?
Kom gärna med spekulationer! Det kan bli intressant.

Mvh
Emil

[xxargs]

Prova att sätta 1 - 2 MOhm motstånd över kristallen - inbyggda MCU-oscillatorer bör redan ha inbyggd liknande, men den vägen ser du i allafall om det blir någon förändring, nästa steg att föra in motstånd i serie med drivern mot kristallen och man får en viss LP-filtrering och kanske inte kör på någon av kristallens spurrar utan på huvudfrekvensen. vi pratar om värden från 600 Ohm till 2-3 kOhm och vägrar det starta helt så har du för högt motståndsvärde. MCU-oscillatorer kan redan ha denna seriemotstånd inbyggd eller att drivern är byggd 'klen' för att simulera högre drivimpedans.

Därefter prova att byta kondingarna på var sidan om kristallen mellan dess rek. min och max-värde och se om det blir stabilare drift i endera läget.

sätter man en lätt fuktig tumme över kristallens benlödningar så stannar den i regel, och den skall starta igen så fort tummen lyfts bort...

[anders_w]

Har du dubbelkollat att MCUn är konfigurarad att driva kristall och inte extern klocka. De flesta MCUer kan konfigureras lite olika, till exempel extern klocka in och buffrad klocka ut, alltså i medfas.

[Korken]

Mm, jag har redan testat allt de mer eller mindre.
Dock så har jag inte testat så mycket med externa motstånd. Den interna parallellresistansen är på 200k så det borde vara bra.
Men när det kommer till serieresistans, hur ska dessa väljas?

Jag och en doktorand satt hela helgen och testade saker samt så har jag ett STM32F4-Discovery som vi jämförde med, det va så vi fann att de startade oscillatorn olika.

[blueint]

Tips, den inre resistansen mm kan ha ändrat sig pga värmen. Så om du ändrar värdena på kretskortsdelen att matcha mikrokontrollern kanske det löser sig?

I värsta fall kan man ju efterhandsmontera en vanlig oscillator?

[cyr]

Det första jag hade testat vore ju att byta ut MCU:n om det finns någon risk att den tagit skada, men det kanske inte är något alternativ?

[Korken]

Jag har beställt in 3st nya MCUer så det kommer att testas imorgon alternativt torsdag beroende på hur snabba Farnell är.
Jag ställde mest frågan för att se om folk hade en känsla för hur känslig oscillatordrivningen var mot externt våld, just då den enbart tycks ha pajjat men inte inte resten.

Lite luddig fråga kanske.

[sodjan]

Har du bytt *kristallen* ?

[Korken]

Japp, vi testade ett par bara för att se ifall det va den. Samtidigt så bytte vi också kondensatorer för att se så det inte va dom.
För det är just att den startar i medfas som förundrar mig. Fattar inte hur det kan bli så. Det gör ju att ingen signal går igenom kristallen för att finna dess resonansfrekvens.

[xxargs]

Helt säker på att kristallerna är hela? Har dom gått i golvet en enda gång (som att tappa påsen med kristaller på golvet) utan stötupptagande bolster runt om så är dom egentligen skrot.


hur har du konstaterat 'medfas' - det är inte helt uppenbara hur dom fungerar eftersom det är en hel del kapacitans inne i inverterarens ingång och utgång som arbetar tillsamman med den externa och i resonans med 'drosseln' som då är själva kristallen när den arbetar mellan dess serieresonans och dess parallell resonans.

sätter du emot en oscilloskopprob för att mäta så ändras hela situationen

en ska till att tänka på - för låg resistans parallellkopplad med kristallen så kan man får svängning ändå som en RC-krets och kristallen är då bara kapacitiv last eftersom man är utanför dess serieresonans och parallellresonasfrekvens. Personligen tycker jag 200 kOhm låter för lågt då denna motstånds roll är egentligen att läcka igenom så mycket DC-ström från utgången till ingången så att utgången slår om och ger den kicken och flanken som skapas, innehåller rätt frekvenskomponenter som behövs för att starta kristallens svängningar, som kanske börja med µV i början...




sök på pierce-oscillator i google så lär du hitta en hel del papper på olika teoretiska nivåer inklusive hur man dimensionera serieresistans etc. åtm var det inte så svårt att hitta info för ett antal år sedan när också jag höll på med detta en bit.

---

sådana här kopplingar är sjukt jobbiga att simulera i spice då det kan behövas 100000 - 1000000 perioder innan en sådan oscillator har nått sin arbetspunkt pga. kristallens höga Q-värde som kan vara 100000 och högre,

Eftersom simulator arbetar numerisk med ändlig upplösning i talen och ingen slump som brusar och flytta om förutsättningarna en smula hela tiden så kan man fastna i olika steg och periodicitet i upprampningen som man aldrig kommer ur och dessa effekter är inget man någonsin ser i verkligheten.

[blueint]

@xxargs, Hur beter sig kristallerna om de har gått i golvet en gång?, frekvensdrift?, jitter?, fladdrar mellan alla möjliga frekvenser?

Och hur går det ihop med små mikrokontrollerkort som tappas i golvet. Eller sitter i skakiga servomiljöer?

[Ronny]

Korken: Här har du några länkar till dokument med info inom området.

http://elektronikforumet.com/forum/viewtopic.php?f=14&t=37016&p=493608&hilit=kristalloscillator#p493608

Är du helt på det klara med skillnaden mellan en kristall och en kristalloscillator?
Ditt val av rubrik "Extern-Oscillator problem, är detta vanligt?" tyder på att du tror att den kristallkomponent + kondensatorer du kopplar till MCU'n är "externa oscillatorn"...

Konfigureringen "Extern oscillator" tillsammans med MCU'er brukar (iaf för de fall jag känner till) innebära att man ansluter oscillatorsignal endast till den ena av de båda "oscillatorpinnarna"
på MCU'n och att den externa oscillatorn t.ex. kan vara av denna typ:

[Korken]

xxargs: Japp, vad jag vet så är de hela. Kör man på med en 12MHz signal så kommer den igenom kristallen, så de är inget avbrott i de iaf.

För att konstatera medfas så tog vi och mätte med en lågkapasitans-prob. De berukar jag använda när jag mäter på kristaller och det har aldrig varit problem förut.

När de kommer till de 200kOhm som sitter i parallell så kan jag dock inget göra, den sitter i MCUn.
Jag ska söka på det och se om jag lär mig något kul.


Ronny: Tackar för länken!
Jo, jag vet att överskriften inte är korrekt efter konstens alla regler, men det framgår av mitt inlägg vad jag menar så det får vara.

[sodjan]

"Efter konstens alla regler" ? Rubriken är ju i princip totalfel.

När det gäller problemet med att få igång en kristall med processorn
så kanske det är dags att backa ett steg. Jag vet inte om just den
processorn som du använder är speciellt känslig, men annars så
tycker jag att det ofta brukar vara ganska robust. Det talar för
att det är något "skitfel" som ställer till det.

Mycket har redan sagts och föreslagits, men varför inte helt enkelt
posta en bild över "slagfältet", det kanske kan ge någon ett uppslag
som leder det hela i rätt riktning.