ATmega16L-8 übertakten?

Sep 14, 2007 16 Replies

Hallo,



der ATmega16L-8 ist laut Datenblatt f=FCr Betrieb bis runter auf 2,7V geeignet, der Takt wird allerdings nur bis 8 MHz spezifiziert (auch bei Betrieb bei 5V). Nun habe ich aus Versehen in einigen (vielen!) Leiterplatten, die mit



5V und 14,7MHz laufen sollen, diesen ATmega16L-8 reingesetzt, obwohl da der ATmega16-16 reingeh=F6rt. Seltsamerweise laufen alle Leiterplatten perfekt, auch bei Tests einer der Leiterplatten scheint der Controller bei einer Spannungsversorgung zwischen 2,1V(!) und 7,0V stabil mit 14,7MHz zu laufen (getestet habe ich dabei allerdings nur, ob die Kommunikation =FCber die UART spielt). Soweit ich das recherchieren konnte, sind die Chips der beiden Controller-Versionen gleich, lediglich beim Endtest w=E4hrend der Herstellung wird entschieden, welcher Chip welchen Stempel aufgedr=FCckt bekommt. Ich w=FCrde mich nun gerne davor dr=FCcken, alle Controller auszutauschen und durch die eigentlich daf=FCr geeignete 16MHz-Version zu ersetzen. Was ist eure Meinung dazu?

Gru=DF Thorsten



Das ist letztenendes eine Frage der benötigten Sicherheit und der möglichen Folgen.

Welche technischen Konsequenzen das haben kann weiss ich nicht. Da müsste man mal in die Runde fragen, ob z.B. durch Alterung o.ä. die Stabilität in Zukunft reduziert wird, oder ob man davon ausgehen kann, dass die Geräte, die ja jetzt offenbar funktionieren, die Gewährleistungsfristen überstehen werden.

Gruß

Stefan DF9BI

Stefan Brr=F6ring schrieb:

Eine zus=E4tzliche (z.B. thermische) Alterung durch die "=DCbertaktung" w=FCrde ich nicht annehmen wollen, da der gleiche Chip in der anderen Variante bis 16 MHz betrieben werden kann, in der konkreten Schaltung jedoch nur ein 14,7MHz-Quarz werkelt.

Von der Chip-Physik her w=FCrde ich einen Ausfall - wie oben begr=FCndet - eher verneinen wollen. Ich vermute eher, dass Umgebungseinfl=FCsse destabilisierend wirken k=F6nnten.

Aber vielleicht h=E4tte ich meine Frage ganz anders stellen sollen: Gibt es - neben der Versorgungsspannung - weitere Faktoren, welche die Funktion bei =DCbertaktung beeinflussung (abgesehen von der thermisch bedingten Alterung, wie oben schon begr=FCndet)? Anhand solcher Kriterien k=F6nnte ich dann die Schaltung zus=E4tzlich testen, um eine greifbarere Aussage zu bekommen, ob der Controller gen=FCgend Reserve f=FCr eine solche "=DCbertaktung" hat.

Gru=DF Thorsten

Am Fri, 14 Sep 2007 05:49:00 -0700 schrieb Thorsten Wahn:

Auf jeden Fall Temperaturen die sich mehr am Rand des zulässigen bewegen. Da kann er bei Übertaktung schon eher zu Fehlfunktionen neigen.

Das sollte ja zumindest für die Temperatur einfach machbar sein.

Andererseits gibt es auch eine Menge dynamischer Parameter die der Hersteller laut Datenblatt erfüllen muss, die in deiner Anwendung aber überhaupt keine Rolle spielen müssen.

Am Ende läuft es auch noch darauf hinaus, den Aufwand und/oder möglichen Schaden im Falle eines späteren Ausfalls zu dem Aufwand für den Wechsel jetzt ins Verhältnis zu setzen. Auch daran wird sich eine Entscheidung orientieren müssen, selbst wenn technisch erst einmal alles stabil zu funktionieren scheint.

Lutz

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Lutz Schulze schrieb:

Thermisch verh=E4lt sich der ATmega16L-8 nicht anders als der ATmega16L-16, bei gleicher Taktfrequenz und Versorgung (die Stromaufnahme ist zumindest gleich).

eine

Diese Absch=E4tzung kann ich treffen, sobald ich mehr wei=DF bzw. =FCber Tests Vergleiche anstellen kann: =DCber die Varianz der Spannungsversorgung kann ich beispielsweise feststellen, dass der Controller bei 2,1V @ 14,7MHz noch funktioniert (zumindest die UART-Kommunikation). Nur frage ich mich, ob mein Test "Spannungsversorgung variieren" nicht etwas eindimensional ist, auch wenn die Spannungsversorgung bei CMOS direkt in die nutzbare Taktfrequenz eingeht und in meinem Falle ganz erhebliche Reserven suggeriert.

H=E4tte ich noch ein zweites unmittelbar mess- oder testbares Kriterium, f=FCr das ich die Funktionssicherheit bei dieser Taktfrequenz pr=FCfen k=F6nnte, w=E4re mir schon geholfen. Ich dachte schon an K=E4ltespray und Hei=DFluftpistole, aber ich bin mir nicht sicher, ob das f=FCr diesen Fall =FCberhaupt ein sinnvolles Testmittel ist.

Gru=DF Thorsten

Betriebsspannung wäre noch so ein Faktor, da du die Prozessoren aber mit

5V betreibst, würde ich annehmen, dass das kein Problem darstellt. Früher war es so, dass manche Bausteine mit leicht erhöhter Betriebsspannung etwas schneller waren. Ob das bei aktuellen Prozessoren heute auch noch so ist, weiss ich nicht.

Die Frage wäre, wie Atmel die Dinger selektiert, nach maximal zulässiger Taktfrequenz, oder minimal notwendiger Betriebsspannung.

Du könntest ja mal die Reserve nach oben testen, z.B. ob der mit 16 oder

20 MHz auch noch läuft.

Nur: Wenn du die Dinger nach Taka-Tuka-Land schickst, und wenn von dort nur 2% der Dinger zurückkommen, weil da andere Prozessoren reingesteckt werden müssen, wäre es besser gewesen, gleich die richtigen Prozessoren reinzustecken.

Wenn es um Industrietechnik geht, würde ich die Dinger wechseln. Wenn es irgendein Spielkram ist, z.B. Goldhamsterfütterungscomputer o.ä., sieht das eventuell anders aus.

Gruß

Stefan DF9BI

Wie ist die Anforderung an das Produkt? Spielkram oder produktiver Einsatz, gar sicherheitskritisch? Nur davon würde ich das abhängig machen.

Stefan Brr=F6ring schrieb:

Ja stimmt, das w=E4re noch ein sinnvoller Test.

ht

Das Auswechseln des Chips kann aber auch Fehlerquellen mit sich bringen, welche die Zuverl=E4ssigkeit verringern k=F6nnen. Ich muss also abw=E4gen, welches Risiko am geringsten ist.

Gru=DF Thorsten

"Thorsten Wahn" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@y42g2000hsy.googlegroups.com... ..

Hiklaro. Da fallen mir gleich Schalleffekte (Stabilität von Hohlräumen) und Halleffekt ein. Magnetfelder können sehr stören, Rütteleffekte, mechanische Stabilität, dann Korrosionsdichtigkeit des Vergusses, Maßhaltigkeit des Chips....

Das würde aber nun teuer werden. Genau deshalb macht das der Hersteller....

mfg, gUnther

Thorsten Wahn schrieb:

"Scheint" ist richtig. Das Timing ist grenzlagig. D.h. einzelne Befehle oder einzelne Peripheriemodule (Timer, CC-Einheit, SPI, ...) können in bestimmten Betriebssituationen bei bestimmten Temperaturen und bestimmten Betriebsspannungen aussetzen.

Also, alle 1000h rechnet das Ding einmal falsch. Wenn Dich das stört, raus damit. Wenn nicht, dann nicht. Ob der Kunde das merkt, hängt von Deiner Anwendung ab. Aber Qualität ist etwas anderes.

Richtig.

Gruß Patrick

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Patrick Schaefer schrieb:

Um solche "grenzlagigen" Fehler zu entdecken, gehe ich in der Applikation mit Versorgung, Frequenz und evt. Temperatur (alles, was mutma=DFlich deutlichen Einfluss auf die Verarbeitung bei hohen Taktfrequenzen hat) bis an die Grenzen. Das Ding rechnet dann vielleicht alle 10 Sekunden falsch, damit ich es konkret nachweisen kann. Und wenn die Fehlerh=E4ufigkeit bei kleiner Entfernung von dieser Grenze schon rapide abnimmt UND der Normalbetrieb _deutlich_ von diesen Grenzen entfernt ist, dann kann ich doch mit einiger Berechtigung annehmen, dass eine Fehlfunktion nicht viel =F6fter auftreten wird als bei einem ordnungsgem=E4=DF eingesetztem Serienteil. Und bei (manuellen) Austausch des Controllers w=FCrde ich ebenfalls Risiken eingehen - aufgrund von L=F6tfehlern oder der thermischen Belastung beim (manuellen) Nachl=F6ten.

Qualit=E4t ist die "Zweckangemessenheit eines Produkts", wenn ich Wikipedia glauben darf. Sofern es mir also gelingt, ein Bauteil, welches ich au=DFerhalb der Herstellerspezifikation betreibe, f=FCr mich und andere glaubhaft f=FCr den gew=FCnschten Einsatzzweck zu qualifizieren, ist doch alles in Butter. Es gibt mir allerdings schon zu denken, dass meine Vorgehensweise (technische Annahmen, fertigungsbegleitende Tests, umfangreichere Tests an Stichproben) hier anscheinend als ganz und garnicht hinreichend angesehen wird.

Gru=DF Thorsten

Thorsten Wahn schrieb:

Dazu wäre interessant zu wissen, wie die Dinger bei Atmel selektiert werden. Wahrscheinlich ist der eine besser als der andere. Aber welcher ist der bessere?

Gleiches Problem hatte ich neulich bei einem AD-Wanlder von Linear. Den gabs als 3,3V und als 5V Variante. Ich wollte den aber mit 3,7V betreiben, was die Spezifikation beider Versionen aber nicht zugelassen haben. Also E-Mail an Linear und von einem FAE erfahren, dass die Dinger aus der gleichen Fertigung kommen und dass die 3,3V Varianten auch bei allen anderen Spannungen zwischen 3V und 7V funktioniert. Nur die Spec für die Stromaufnahme würde dann nicht mehr stimmen.

Schreib Atmel doch mal an. Die müssen es wissen.

Michael

Du hast keine Ahnung vom Herstellprozeß, keinen Einfluß daruf und niemand wird Dich über Änderungen im Rahmen der Spec informiern.

Heute testest Du 2 Muster gegen vermutete(!) kritische Randwerte. Vielleicht sind das 16MHz Chips, die als 8MHz verkauft werden weil der Markt sich anders aufteilt als die Ausbeute beim sortieren der Chipqualitäten.

Vielleicht gibt es auch einen billigeren 8MHz-Prozeß, der den Markt nicht abdeckt.

Wenn Du Glück hast werden alle gegen 18MHZ erfolgreich gecheckt und willkürlich auf den Markt aufgeteilt.

Wenn du Pech hast bekommst Du für die Serie eine Charge, die die 8MHz gerade eben geschafft hat. Das war dann die Maske mit der einen Delle in der Leiterbahn, die im spezifizierten Betrieb gerade noch kalt genug bleibt. Mit 16MHz elektromigriert die dann mitten in der Garantiezeit ins Nirwana. Viel Spaß!

Gruß, Raimund Mein Pfotoalbum Mail ohne Anhang an wird gelesen. Im Impressum der Homepage findet sich immer eine länger gültige Adresse.

Die Vorgehensweise und die Tests sind schon ok. Es bleibt aber ein Restrisiko, dass in dem Fall nicht vom Chiphersteller zu verantworten ist, sondern von dir.

Und wenn es mit den Dingern wirklich ein Problem geben sollte, könnte theoretisch jemand nachsehen und feststellen, dass dort Chips übertaktet werden. Im Streitfall, z.B. vor Gericht, wäre das sicher schwer zu erklären.

Das Argument mit dem Aus- und wieder Einlöten kann ich nachvollziehen. Deshalb müsste man unter Umständen darüber nachdenken, die ganze Charge in die Tonne zu kloppen.

Wie bereits von mir und anderen Postern geschrieben: Es kommt ganz drauf an, um was es geht. Es gibt sicher Anwendungen, wo ich keine Bedenken hätte, die Dinger rauszuschicken.

Ich würde folgende Kriterien mit einbeziehen:

Um wieviele Geräte geht es? Was kosten die Geräte in der Fertigung und was kosten die im Verkauf? Was für Schäden könnten auftreten? Sind Personenschäden denkbar? Würde im Falle eines Ausfalls eine große Anlage repariert werden müssen, oder würde man dem Kunden einfach eine neue Platine schicken? Was würde ein Austausch einzelner Geräte kosten? Könnte man jemand anderem die Schuld in die Schuhe schieben? ;-) Könnte jemand anders das zum Anlass nehmen, dir etwas in die Schuhe zu schieben? ;-)

Gruß

Stefan DF9BI

Thorsten Wahn schrieb:

In welchem Gehäuse steckt der Kleine denn? TQFP? DIP40 kannst Du mit "Lötfehlern" ja nicht gemeint haben. TQFPs zu tauschen ist aber auch keine Hexerei.

bis dann,

Martin

Der L ist der bessere (und teurere) der selektierten. Man hat eher vergessen anzugeben, dass er bei höherer Spannung auch schneller läuft, da man dann ja eh den billigeren nehmen würde. Man hat bei so einem Wuzel normalweise auch kein Powermanagement mit verschiedenen Spannungen. Warm werden die Dinger eh nicht. Garantie gibts halt keine ..

Grüsse Robert

Klingt plausibel. Gibts für die Info eine Quellenangabe?

Gruß

Stefan DF9BI

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