Gemeinsamer oder eigener Takt?

[thewulf00]

Hallo,

wenn ich auf einer Platine mehrere (>5) AtMegas habe, und diese alle mit externem Takt versorgen möchte, ist es dann besser, jedem einen eigenen Quarz zu spendieren, oder kann ich alle an einen Quarzoszillator anschließen?

Des weiteren: Wie lang darf die Leitung eines Quarzoszillators sein, damit es noch funktioniert? Über ein Flachbandkabel von 15cm Länge wird es sicher schwierig sein, richtig?

[nikolaus10]

Haengt natuerlich von der Frequenz ab.
15 cm duerften aber noch kein problem sein.
Am besten parallel zur Clock-leitung noch eine GND fuehren, gerne auch von beiden Seiten.
Bei 5 AT Megas auf ein sauberes Signal Return achten !

[thewulf00]

Signalreturn?
Wie gesagt, wenn ich einen Quarzoszillator benutze, gibt es nur eine Leitung, die einfach an alle Atmegas geht. Keine Rückleitung.
Frequenz wären dann wahrsch. 16 MHz.

[Besserwessi]

15 cm können schon ein Problem sein, denn die Flanken des Signals von den Quarzoszillatoren sind oft recht steil, da kann man schon Probleme mit Signalrefelxionen kriegen. Nach der Faustregel 1 Zoll je ns Anstiegs-zeit ist man schon knapp über der Grenze bei 5 ns Anstiegszeit.
Man sollte dann wenigstens ein bischen in Richtung Impedanzanpassung unternehemen, z.B. Widerstand an der Quelle. Zumindestens wird man relativ viele Funkstörungen erzeugen.

Wenn die µC alle auf einer Platine sind, wozu dann das Kabel ?
Bei einigen Megas kann man das Signal des Quarzes auch auf einen anderen Pin ausgeben und so von einem Quarz mehr als eine µC versorgen.

Mit Signal return ist die Masse gemeint, denn der Wechselstrom bein den 16 Mhz muss ja auch irgendwie zurückfließen. Die Masse und das Signal sollten dicht zusammen liegen, deshalb der Hinweiss auf benachbarten Leitungen.

[PICture]

Hallo!

Ich kenne die AVRs nicht gut, aber ein gemeinsamer Quarzoszillator finde ich wegen Synchronlaufen z.B. bei serieller Komunikation besser.

Bei 16 MHz enscheindend ist die gemeinsame Kapazität der Taktleitung gegen GND und eine paralelle Masse zu dieser Leitung wäre hier das Schlimmste. Die gemeinsame Kapazität gegen GND kann nur die Steilheit den Flanken verschlimmern und wenn die AVRs am Takteingang einen Schmitt-Trigger haben, ist es ohne Bedeutung.

MfG

[Besserwessi]

Bei einem langen Kabel sollte man steile Flanken vermeiden. Die Masse direkt neben dem Signal hilft vor allem gegen Funkstörungen. Bei 15 cm sind da aber auch nur etwa 15 pF an Kapazität, das sollte noch nicht das Problem sein. Die AVRs haben an den meisten Pins Schmidtrigger eingänge, beim Takt ist das allerdings nicht so gut angegeben.

[PICture]

Wenn man einen breitbändiges Radio hat (z.B. einen Weltemfänger), kann man die Funkstörungen an F = 16 MHz und harmonischen Frequenzen 2xF, 3xF, usw. in der Nähe der Taktleitung überprüfen. Ich denke aber, dass bei so kurzem Kabel, keine große Funkstörungen zu erwarten sind.

MfG

[Besserwessi]

Bei 2 f sollteman wenig Störungen finden, denn win ideales symetrischen Rechtecksignal hat keinen Anteil bei 2 f. Die Störungen werden hauptsächlich bei 3+f, 5*f, 7*F sein. Gerade die hohen Frequenzen werden leichter abgestrahlt.

[PICture]

Natürlich!

Auf meinem Arbeitstisch läuft immer während Testarbeiten von mir für SSB modifizierter PLL Weltempfänger mit dem ich Funker aus ganzer Welt höhre, weil ich eben an keine Idealsachen in der Praxis glaube... :)

Zum Glück nimmt der Anteil den harmonischen mit der Frequenz ab und ich habe bischer keine Beschwerden aus dem Weltraum erhalten. :P

MfG

[Besserwessi]

Der 16 MHz Takt ist von der Amplitude und Frequenz konstant, also unmoduliert. Mit den meisten Empfängern wird man da also kaum hörbare Störungen kriegen, außer man hat einen Sender knapp neben der Störfrequenz.

[PICture]

Aber mit empfindlichem Empfänger hört man auf freien Frequenzen ein genug starkes Rauschen, das beim unmoduliertem Signal auf der eingestellter Frequenz wegen AGC verschwindet. Dank dessen, kann man durch unterbrechen der Störungsquelle (z.B. durch Aus- und Eischalten) sie auch ohne Sender auf der Nebenfrequenz identifizieren. Wenn der Empfänger ein BFO hat, hört man dann natürlich ein unterbrochenes piepsen wie bei Telegrafie (A1).

Um diesen Tread damit nicht weiter zu belasten sollten wir vielleicht einen bisher fehlenden Artikel ins Wiki schreiben ?

MfG

[thewulf00]

Ich danke euch für die Antworten. Ihr könnt ruhig weiter diskutieren, das stört mich nicht.

Die Frage nach den langen Leitungen war eher interessant als praktisch für mich. Also wenn ich auf einer Platine, sagen wir mal, zwischen 5 und 8 Atmegas habe, dann kann ich sie mit gemeinsamem GND und Taktsignal von einem Quarzoszillator versorgen, ja?

Grüße

[nikolaus10]

Ja.


Signal Return bedeutet vereinfacht gesagt:
Wenn ein Signal von einem Pin eines IC zu einem anderen Pin eines anderen IC fliesst dann muss es auch wieder zurück.
Das geschieht meistens über GND. ( VCC ist aber auch möglich ) Wenn das aber ueber ein anderes IC geht dann kann es im Einzelfall keine Probleme geben.

Bei vielen schnellen Signalen führt es aber heufig zu Störungen.

Eine Lösung sind dann z.B. das ein ganzer Layer GND führt.

[PICture]

Hallo thewulf00!

Du kannst einen Quarzoszillator biz zu 2 standard TTL bzw. 10 LS TTL Eingängen belasten. So wie gesagt ich kenne die AVRs nur grob und du musst das selber kalkulieren. Bei Problemen (z.B. lange Leitungen) oder mehr AVRs musst du das Ausgangssignal des Quarzoszillator mit Bustreiber bzw. logic Gatter verteilen.

Diese Lösung macht aber zukünftig sicher keine Probleme bei serieller Komunikation zwischen allen AVRs, weil sie alle ideal synchron laufen. Es ist ein bischen zukunftige Lösung, wenn du das momentan nicht brauchst, aber es scheint sogar mit einem 8-fachem Bustreiber IC (z.B. 74245) für 16 standard TTL Eingänge kostengünstiger zu sein als mit mehreren einzelnen Quarzoszillatoren.

MfG

[thewulf00]

Danke @nikolaus10.

@PICture:
Nun, ich weiß nicht genau, was Du mit standard-TTL-Eingang meinst, aber die AVRs bestehen ja auch CMOS-Eingängen. Ich weiß aber nicht, ob die Takteingänge auch CMOS sind, nehme ich aber mal an. Und ich meine mal gelesen zu haben, dass wegen der kapazitiven Belastung maximal 10 CMOS-Eingänge an einen CMOS-Ausgang geschaltet werden sollten.
Nun weiß ich aber genausowenig, ob der Quarzoszillator mit einem CMOS-Ausgang verglichen werden kann. Vom Gefühl her würde ich das verneinen.

[PICture]

Normalen TTL-Eigang bedeutet einen Eigangstrom ca. 1,6 mA ins GND (bei L) und ca. 40 µA ins VCC (bei H) ist also sehr unsymmetrisch. Bei TTL-LS sind die beiden Werte ca. 10-fach kleiner und die CMOS Eingänge haben praktisch unendlichen Eingangswiderstand. Deswegen bei CMOS entscheindend über Eingangsimpedanz ist die Eingangskapazität.

Um auf sicher zu gehen, würde ich, wenn ein Platz dafür gibt, einen Bustreiber (evtl. in SMD) und sternförmige Verteilung danach, anwenden, da er beim Reichelt nur um 0,25 € kostet.

Was für ein Ausgang im Quarzoszillator ist, kann man ohne Messung unter Belastung nicht sagen. Dein Gefühl ist wahrscheinlich richtig, es ist aber nicht ganz sicher und kann bei diversen Hersteller auch unterschiedlich sein.

MfG

[thewulf00]

Ja ok, vielen Dank.

Mal rein als Zusammenfassung kann man also sagen, platzsparender wäre ein Quarz je AVR, richtig?

[PICture]

Das ist von der Menge der AVRs abhängig und lässt sich leicht ausrechnen. Ein Quarzoszillator hat Abmesungen ca. 12,5 x 20 mm und ein Bustreiber ca. 8 x 25 mm (in SMD 10,5 x 15,5 mm). Also per daumen rechnend, aus Platzgründen lohnt sich es schon ab 3 AVRs.

MfG

[thewulf00]

Naja, wie groß ist denn ein SMD-Quarz? Das haste jetzt nicht mit einberechnet, weil ja der Oszillator und der Bustreiber ZUSAMMEN größer sind als alle Quarze ZUSAMMEN. :-)

[MeckPommER]

Nicht vergessen: du brauchst neben dem Quarz pro AVR auch noch zwei Kondensatoren :)
Vielleicht geht ihr aber auch von verschiedenen SMD-Quarz Bauformen aus. Die ganz kleinen sind auch nicht grade billig, wenn ich das richtig im Kopf habe.

[thewulf00]

Die habe ich aber in SMD. :p

[hardware.bas]

Ich denke eine zentrale Taktsteuerung ist immer das Beste. Aus
Synchronisationsgründen, wie hier schon beschrieben wurde. Man
vermeidet auch Schwebungen. Und wenn man verschiedene Frequenzen
braucht, kann man die Oszillatoren so gestalten, das diese möglichst
ein niedriges geradzahliges Vielfaches haben und lässt diese durch
einen synchronisieren. VG Micha

[PICture]

Ich habe es für standard Quarzoszillatoren ausgerechnet, weil ich nicht wusste, was du hast. Jetzt kommt noch dazu raus, dass es sich nicht um Quarzoszillatoren sondern nur einfache Quarze handelt. Wenn es so ist, dann kann man natürlich mit einem Quart nur einen AVR mit Takt versorgen.

MfG

[thewulf00]

Nein.
Die Frage war:
Ist es besser, einen Quarzoszillator für alle AVRs zu nehmen, oder einen Quarz pro AVR.
Und Du hast dem hinzugefügt, dass ein Bustreiber beim Oszillator gut wäre, also steht die Quarzoszillator-Bustreiber-Lösung der einfachen Pro-AVR-ein-Quarz-Lösung gegenüber. Und bei diesen Lösungen habe ich die benötigte Fläche PCB vergleichen wollen.

[Besserwessi]

Wenn einer der AVRs noch einen Pin frei hat, kann man den AVR auch den Takt ausgeben lassen (bei neuere AVRs geht das) und damit bis etwa 5 anderen Versorgen. Je nach Anwendung kann ja auch der interne takt benutzt werden. Die Kombination Quarzoszillator + extra Bustreiber ist schon ziehmlich groß.