Suche Oszillator Buffer

Joerg schrieb:

erstens habe ich mit den 20uA gerade den von Dir genannten MC74VHC1GU04 gemeint, der Philips 74HC1GU04 ist mit 10uA spezifiziert (jeweils bei 85°C).

Zweitens hilft das immer noch nicht gegen den Querstrom. Wo hast Du bei ON eine Spec darüber gefunden?

Ich kann mir nicht vorstellen, daß die sich da viel besser verhalten. Wie auch - beide funktionieren mit 2V, müssen also ähnliche Schwellspannungen haben. Beide haben eine vergleichbare Ausgangsimpedanz. Also werden sich die FETs kaum in der Kennlinie unterscheiden.

Sollte der ON-Inverter etwa die Schwellen der Betriebsspanung anpassen? Kann ich mir nicht vorstellen, aber das wäre mal ein nettes Feature.

Hilft nur bedingt, weil der erste der drei Inverter eines "buffered" Inverters auch schon Querstrom zieht.

Dem Quarz ist das doch piepegal, oder? EMV und Stabilität _könnten_ leiden, glaube ich bei _der_ Applikation aber nicht.

Einer von uns beiden hat die Datenblätter nicht sorgfältig gelesen.

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)

Hallo Oliver,

Bei 85C ja, doch bei so hohen Temperaturen hat man dieses Problem mit allen CMOS Chips. Oszillatoren arbeiten aber meist nicht so hoch.

Da muesste Matthias den Family Spec konsultieren. Aber selbst die alte

74HC Serie bleibt bei 32kHz deutlich unter 20uA (bei 25C). Figure 10 im Family Spec, welches ich allerdings hier nur als Buch habe. Das ist weit von seinen 500uA weg.

Stimmt, diese Prozessparameter sind ziemlich starr verbunden.

Ja, das waere in der Tat eine sehr schone Sache. Aber soviel High-Tech gibt es fuer die paar Cents wohl nicht :-(

Tut er, aber laut HC Family Spec liegt das weit unter Matthias' Limit.

Da muss man im Datenblatt des Quartzes nachsehen.

Den VHC Family Spec habe ich nicht gelesen, die ONSemi Web Site ist nicht mehr so toll, man muss oft Detektiv spielen. So schlimm wie die von Philips ist sie allerdings nicht. 500uA wuerden aber nur fliessen, wenn man den Eingang lange Zeit im 'linearen' Bereich festhaelt. Doch das tut ein vernuenftiger Quartzoszillator nicht. Sollte er jedenfalls nicht.

Ich habe ab und zu CD4000 linear benutzt. Da kann der Querstrom ueber

10mA gehen, wenn man nicht aufpasst und den Arbeitspunkt nicht etwas 'zur Seite' legt. In meinem Fall habe ich das geregelt, womit der Querstrom prozessunabhaengig wurde. Andere haben es statisch gelassen, aber da koennte ich nachts nicht mehr ruhig schlafen ;-)

Gruesse, Joerg

Und da scheint das Problem zu sein, ich habe gestern noch mal in Ruhe mit einem 1:100 Tastkopf (ang. 50MOhm) in die Schaltung geschaut und auch mal eine Platine mit Guardring gebaut. Als Lastkapazitäten laufen 7 und 15pF mit meinem Quarz am Besten, auch laut Datenblatt (6,5pF u.

12pF). Nun habe ich X7R, NPO und CO4 probiert, was anderes habe ich nicht hier. Alles SMD0603 auf sauberer, trockener FR-4. Strom: 50µA und auch nur bei 2*1,5kOhm in der Versorgung. Taktverhältnis ist 45/55, das wäre i.O., befeuert werden soll damit ein ASIC mit Sigma-Delta-AD, der will Rechteck sehen.

Morgen kommen noch ein paar Quarze, ich werde berichten.

Gruss, Matthias

Hallo Matthias,

Irgendetwas stimmt nicht, aber das ist per Ferndiagnose schwierig. Es sollten unter 10uA sein. Hier ist etwas mehr Information zu externen Oszillatoren von einer Firma in unserer Naehe:

Das Tastverhaeltnis sollte 50/50 sein. Selbst bei leicht unsymmetrischen CMOS Geometrien weicht das kaum davon ab, es sei denn, die Flanken sind 'schlabberig'.

Vielleicht liegt es ja tatsaechlich daran.

Gruesse, Joerg

Joerg schrieb:

Darum geht es dch gar nicht, sondern um die Tatsache, daß Du die falschen Specs (ON 25°C mit Philips 85°C) vergleichst und daraus schließt, daß der ON-Buffer weniger Strom braucht als Philips. Das ist falsch.

Ich schreibe die ganze Zeit vom Querstrom im linearen Betrieb.

[Du schlägst "buffered Logic" vor]

Hast Du einen Wert und/oder eine Quelle? Oder meinst Du wieder den gesättigten Betrieb?

Ich schätze bestenfalls 2:1.

Seit wann steht im Datenblatt eines Quarzes, ob man ihn mit einem "buffered" Inverter betreiben kann?

Außerdem sagt mir mein Verständnis dieser Schaltung, daß es (dem Quarz) egal ist. Da brauche ich kein Datenblatt.

[...]

Die Philips-Datenblätter enthalten mehr Information. Die "Family Spec" findet man dort leicht, bei ON habe ich gar nichts gefunden. Ich sehe das also genau umgekehrt wie Du.

Für mich ist ein vernünftiger Quarzoszillator zwangsweise lange im linearen Bereich.

"Zur Seite"? Wie schaffst Du es, einen Transistor im Linearbetrieb zu halten und den anderen sperren zu lassen?

Warum dann überhaupt einen CD4000 und nicht gleich einen Transistor?

Mir fallen zwei Möglichkeiten ein: die Betriebsspannung soweit zu reduzieren, daß der Querstrom gering wird. Das geht einfach, aber danach muß man wieder verstärken => doch nicht einfach. Oder ein IC zu verwenden, bei dem die P- und N-Transistoren intern nicht verbunden sind.

Auf Deine Lösung bin ich jetzt gespannt.

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)

Hallo Oliver,

Werte habe ich nicht im Kopf, aber ich hatte Matthias im vorigen Post einen Link geschickt, wo so ein Oszillator beschrieben ist und der zieht wesentlich weniger als Matthias' Version.

Der Betrieb ist dem Quarz egal. Aber man muss die Verlustleistung dessen einhalten, sonst altert er vorzeitig. Bei 32kHz Mini-Versionen ist das m.W. nur ein Mikrowatt (ist lange her). Fuehrend war da frueher die deutsche KVG, von denen man Datenblaetter mit Schaltungsvorschlaegen und guten Ersatzschaltbilddaten bekam. Die hatten mir in den 80ern zu ihren Quarzen einen ganzen Ordner geschickt.

Du hast recht, Philips hat mit die besten Datenblaetter und andere Info. Das Problem ist die verkorkste Web Site, man kommt von Uebersee nur schwer dran. In Europa merkt Ihr das nicht so wegen der niedrigen Latenzzeiten. Aber hier ist es aetzend: Dauernd werden die Philips Stock Quotes abgefragt und dann heisst es warten, warten, warten. Ein Unfug, denn was interessiert den Ingenieur das?

De-fakto ist von hier aus die Philips Web Site eine der langsamsten. Da nutzt unser Breitbandanschluss nichts.

Sollte man besonders bei Batteriebetrieb vermeiden.

Man muss beide im Linearbetrieb halten. Wenn einer sperren wuerde, gaebe es keinen Ruhestrom mehr. Sieh Dir mal die Ruhestromkurve an, keine Gauss Glocke, aber aehnlich. Nun rutscht man auf einer der Seiten hinunter und sorgt dafuer, dass alles schoen im Kleinsignalbereich bleibt. Wenn das Ausgangssignal zu lange auf der Spitze saesse und der Chip mit hoher Vcc laeuft, wuerde er heiss.

Ein Trick ist, diesen Ruhestrom zu erfassen (geht beim CD4007 schoen) und dann einzuregeln. Mit anderen Worten, ein Transistor ist stark durchgesteuert und der andere weniger, bis man den gewuenschten Strom hat. Die Unlinearitaet dieses 'Verstaerkers' wird dann wie ueblich mit Gegenkopplung ausgebuegelt.

National AN-88 erwaehnt diese Technik, geht aber nicht in die Feinheiten wie Arbeitspunktregelung.

Das hatte den ueblichen Grund: $

Zwei Inverter waren noch frei, die Transistoren haetten Geld gekostet.

Ein weiterer war, dass ich in der Anwendung eine zweite Stufe brauchte, welche wegen Temperaturdrift auf dem selben Chip sein musste. Billiger als mit CD geht das kaum.

Ich wuenschte, es gaebe bei HC und anderen Familien auch so einen "Baukasten" wie CD4007. Aber wenn ich so sehe, was heute aus hiesigen Hochschulen losgelassen wird, koennte da kaum noch jemand etwas mit anfangen. Die juengste Generation kann nicht mal loeten, nur noch programmieren.

Ersteres ist eine gute Moeglichkeit. Alles was es dazu braucht ist eine Konstantstromquelle fuer Vcc. Zwei Bauteile, billig. Allerdings kann man dann mit den restlichen Inverten meist keine Logik machen.

Letzteres bekommt man mit dem CD4007. Mit Invertern geht es auch, wie oben beschrieben. Ich habe einen Datong HF-Clipper aus England, wo analoge Stufen mit CD Logik erledigt wurden. Das Ding ist fuer Funkbetrieb gedacht, aber ich hatte es mal einem Bekannten fuer seine E-Gitarre geliehen. Man kann damit hart begrenzen, ohne dass es verzerrt. Heraufmischen auf HF, dort begrenzen, dann wieder auf Baseband mischen. Ein kurzes Stueck "House of the Rising Sun" auf der Gibson und beinahe kam der Putz von der Decke. Er war von den Socken und kaufte sich sofort auch einen. Ich weiss nicht, ob es sie noch gibt, aber die Schaltungen werden meist nicht veroeffentlicht (und ich darf es bei meinen auch nicht).

Gruesse, Joerg

Joerg schrieb:

[...]

Habe ich mir jetzt erst angeschaut. Klar, mit Widerständen in den Versorgungsleitungen (gegen Querstrom) und extrem asymmetrischen Kapazitäten (gegen langen Linearbetrieb) geht das.

Der Hersteller des Inverters macht dabei kaum etwas aus.

Allerdings wird die Schaltung dann schon so aufwendig (Bestückkosten, Platz), daß es sich (z.B. gegenüber dem von Dieter genannten Oszillator) kaum mehr lohnt.

[...]

Buffered/unbuffered hat auf die Verlustleistung _im Quarz_ kaum einen Einfluß, weil im Quarz merklicher Strom nur mit der Grundfrequenz fließt.

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)

Hallo Oliver,

Na ja, der zusaetzliche Widerstand in der Versorgungsleitung frisst doch in der Hinsicht kaum Brot.

Man sollte allerdings den Hinweis in Sachen Luftfeuchte ernst nehmen. Die beste hochohmige Schaltung nutzt nicht viel, wenn dann irgendwo ein Kriechstrom hinzukommt.

Gruesse, Joerg

Korrekt, daher nun mal ganz in Ruhe:

zeigt die Schaltung, in der Versorgung je 1,5kOhm.

R1: 5M R2: 300k C1: 15pF C2: 7pF

Nun habe ich mein Oszi mal drangehalten und folgendes Bild für Euch:

Kanal 1 zeigt das Ausgangssignal Kanal 2 zeigt den Strom über den VSS-seitigen 1,5kOhm Shunt (~650µA/Kästchen) Kanal 3 zeigt den Knoten R2,C1 Kanal 4 zeigt den Inverter-Eingang

Man sieht, das die Schaltung nicht genug Amplitude macht und der Inverter bei der positiven Halbwelle im linearen Bereich bleibt und Strom zieht.

Lastkapzitäten noch zu gross? Sie sind laut Datenblatt gewählt aber ich habe mit anderen Werten keine Besserung/Änderung gesehen.

Gruss, Matthias

Am Sun, 27 Nov 2005 21:53:59 +0100 schrieb Oliver Betz :

Der hat allerdings viel kleinere Transistoren, weil er kein Pin + externe Logik treiben muß. Der starke Pintreiber schaltet dann rein digital. Das spart schon Strom.

Damit der Quarz das aushält muß man natürlich den Serienwiderstand zw. Ausgang und Quarz einbauen. Bei Standard AT Quarzen meist ca. 300 Ohm, beim 32kHz Quaz eher *100, also 10k .. 27kOhm.

Ein Quarz, der zu hohe Treiberleistung bekommt altert schneller und ist instabiler.

--
Martin

Martin schrieb:

[buffered Logic nicht so viel weniger Querstrom]

Der Unterschied ist nicht dramatisch.

Das stimmt nicht, den Widerstand baut man nicht ein, um den Quarz vor dem "buffered" Inverter zu schützen. Der Quarz bekommt davon nämlich kaum etwas mit. Der Widerstand reduziert den unerwünschten (dreifache Grundfrequenz) Strom im Kondensator => bessere EMV, geringere Verluste.

Natürlich reduziert der Widerstand auch die Leistung (Amplitude), aber das gilt in etwa dem gleichen Maß beim "unbuffered" Inverter.

Den verwendet man auch beim "unbuffered" Inverter, um die Leistung zu reduzieren. Du kannst so einen Quarz nicht mit ein paar Volt Amplitude betreiben, ohne die Lastkapazität in nicht handhabbare Regionen zu reduzieren.

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)

Matthias Heinrichs schrieb:

[...]

vergleiche die Werte mit TN235. Die hängen bei der sparsamen Version oben 22k rein (entkoppelt) und unten 47k!

Vergleiche nochmal mit TN235. Die verwenden ein größeres Kapazitätsverhältnis (Obacht: C1C2 gegenüber Deiner Schaltung vertauscht). Damit steigt die Amplitude am Invertereingeng und er schaltet schneller um => kürzer im Linearbetrieb. Versuche, Deinen C1 zu verdoppeln.

Ist Dir klar, daß C1:C2 die "Verstärkung" des passiven Netzwerks bestimmt?

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)