Generatory kwarcowe. Jak je ugryść ???

[elektor84]

witam wszystkich
mam mały problem i mam nadzieję że ktoś mi udzieli praktycznej rady.
chcę zbudować minutnik kuchcenny odliczający zadany czas w dół.
do tego celu chcę zbudować generator stabilizowany rezonatorem kwarcowym, ale nie wiem na jakiej podstawie dobiera się ten element bo jeszcze nie stosowałem go w mojej praktyce.
zamieszczam poniżej dwa załączniki schematów:

W książce W.Głockiego "układy cyfrowe" (z niej pochodzi schemat 1) znalazłem informację, że:
..."Dodatkowe zwiększenie stałości generowanych drgań uzyskuje się dzięki zastosowaniu generatora kwarcowego o częstotliwości znacznie przekraczającej częstotliwość pożądaną"...

jak mam to rozumieć? jeśli zbuduję generator na 20kHz to użyć mogę rezonatora np. 32768kHz ????????
Natomiast z książki P.Góreckiego "układy cyfrowe - pierwsze kroki" pochodzi schemat 2.

PYTANIE MOJE JEST TAKIE:
jak dobrać wartości elementów na powyższych dwóch schematach, zwłaszcza rezonator kwarcowy ?
przykładowo jeśli chcę zbudować generator kwarcowy generujący częstotliwość 10kHz to jaki mam zastosować rezonator ?

bardzo proszę o PRAKTYCZNE wskazówki

będę wdzięczny za każdy udzielony post.

serdecznie pozdrawiam

[gaweł]

witam wszystkich
mam mały problem i mam nadzieję że ktoś mi udzieli praktycznej rady.
chcę zbudować minutnik kuchcenny odliczający zadany czas w dół.
do tego celu chcę zbudować generator stabilizowany rezonatorem kwarcowym, ale nie wiem na jakiej podstawie dobiera się ten element bo jeszcze nie stosowałem go w mojej praktyce.
zamieszczam poniżej dwa załączniki schematów:

W książce W.Głockiego "układy cyfrowe" (z niej pochodzi schemat 1) znalazłem informację, że:
..."Dodatkowe zwiększenie stałości generowanych drgań uzyskuje się dzięki zastosowaniu generatora kwarcowego o częstotliwości znacznie przekraczającej częstotliwość pożądaną"...

jak mam to rozumieć? jeśli zbuduję generator na 20kHz to użyć mogę rezonatora np. 32768kHz ????????
Natomiast z książki P.Góreckiego "układy cyfrowe - pierwsze kroki" pochodzi schemat 2.

PYTANIE MOJE JEST TAKIE:
jak dobrać wartości elementów na powyższych dwóch schematach, zwłaszcza rezonator kwarcowy ?
przykładowo jeśli chcę zbudować generator kwarcowy generujący częstotliwość 10kHz to jaki mam zastosować rezonator ?

bardzo proszę o PRAKTYCZNE wskazówki

będę wdzięczny za każdy udzielony post.

serdecznie pozdrawiam

Rezonatory kwarcowe są to elementy do budowy generatorów o stabilnej częstotliwości, której wartość jest taka jaką ma kwarc. Zmiana elementów wlaściwie nie zmieni częstotliwośc impulsów. "Kręcąc" wartościami rezystorów i kondensatorów w niewielkim zakresie możliwe jest odstrojenie generatora od jego nominalnej częstotliwości o kilka herców (w przypadku 32768). Jeżeli znacząco zmienisz wartości elementów, to układ może przestać generować.
Ten rezonator kwarcowy (32768) jest moim zdaniem odpowiedni do twoich zastosowań. Jeżeli dasz dzielnik częstotliwości, to uzyskasz przebieg o częstotliwości 1Hz (2 do potęgi 15 właśnie jest 32768).

[elektor84]

czyli jeśli dobrze rozumiem, mam do określonej f dobrać rezonator. czyli dla 15kHz będzie to ... ?

a jak dobrać pozostałe wartości elementów (w odniesieniu do obydwu schematów)?
jakieś wzory jak je wyznaczyć, założenia? bardzo proszę

[gaweł]

Generatory kwarcowe należy uważać jako nieprzestrajalne. Jeżeli chcesz uzyskać przykładowo 15kHz, to należy użyć takiego, którego częstotliwość będzie wielokrotnością tych 15 kHz. Dodatkowym problemem jest to, że rezonatory kwarcowe nie są produkowane w formie jakiegoś typoszeregu (jak przykładowo rezystory) oraz praktycznie nie występują dla częstotliwości mniejszej niż 1MHz, z wyjątkiem rezonatora zegarkowego (32768).

[seg]

Po jaką cholerę Ci kwarc do minutnika "kuchennego" - wystarczy 555. Chciałbyś np wyciągnąć jajko z wody z dokładnością do setnych sekundy? Nie widzę sensu użycia rezonatora (i dzielników co znacznie komplikuje układ) dla tego zastosowania. W EdW były kiedś takie timerki - jeden na CMOS'ach drugi 555. Se poszukaj.

[elektor84]

Po jaką cholerę Ci kwarc do minutnika "kuchennego" - wystarczy 555. Chciałbyś np wyciągnąć jajko z wody z dokładnością do setnych sekundy? Nie widzę sensu użycia rezonatora (i dzielników co znacznie komplikuje układ) dla tego zastosowania. W EdW były kiedś takie timerki - jeden na CMOS'ach drugi 555. Se poszukaj.

No właśnie, nie chcę aby był to taki zwykły minutnik. myślę, że będzie to raczej zegar z fynkcją minutnika, który będzie wisiał sobie gdzieś pod szafką w kuchni i wyświetlał czas za pomocą siedmiosegmentówek.
pięknie dziękuję Ci gaweł za posty
nawet nie wiesz jak bardzo cenne są dla mnie Twoje uwagi
takich PRAKTYCZNYCH wskazówek w rzadnej książce nie znalazłem, a przed forum próbowałem sam coś wymyśleć, dowiedzieć się.
zatem kwestię rezonatora już rozumiem. brakowało mi właśnie tej "wielokrotności" do pojęcia. w sumie jedno słowo od Ciebie gaweł powiedziało mi więcej niż kilka stron w książce dla niegrzecznych teoretyków

a zatem druga strona mealu:
- na jakiej podstawie (wzory lub założenia) mogę dobrać wartości rezystorów, kondensatorów i trymerów na obydwu schematach ??

[tasza]

witam,
jeżeli chodzi o drugi schemat - popatrz proszę na notę katalogową układu CD4060:
http://electronics-diy.com/pdf/cd4060.pdf a szczególnie na rysunek 13 (strona 3-160)
to jest tak, że każdy rezonator kwarcowy ma parametr nazywający się "load capatiance",
oznaczany jako CL , a można to wprost przetłumaczyć jako pojemność obciążenia...
http://www.omig.pl/pl/crystal_units.html , http://www.crystek.com/spec-sheets/crystal/CYxx.pdf
ogólnie mówiąc taką pojemność powinny mieć kondesatory połączone z rezonatorem
aby on poprawnie oscylował (w rezonansie).
Ponieważ jest to fizyczny, realny układ a nie tylko teoria, należy uwzględnić też pojemności
montażowe wynikające z prowadzenia ścieżek, etc...
zachodzi taka zależność: CL = C1 + C2 + Cmont (oni to nazywają ogólnie Cstray)
pojemność montażowe przyjmuje się w granicach 5...10pF, tak jest najczęściej...
Wartość CL można odczytać z noty katalogowej oscylatora,
a czasem podawany jest w ofercie handlowej jej zakres, na przykład:
http://www.tme.com.pl/arts2/pl/a09/1_00m_hc49.html (na dole strony)
więc przekształcając równanie, można szacunkowo wyznaczyć C1 i C2...
pisze szacunkowo, ponieważ tak naprawdę dokładnych wartości pojemności
montażowych nie znasz, CL przy kwarcu pozyskanym z jakiegoś urządzenia też
może być zagadką....
pamiętając że pojemnośc montażowa dotyczy dwóch dołączonych kondensatorów
jak sobie podstawisz te wartości do równania - wyjdzie Ci mniej więcej to co na schemacie.
Jeżeli chodzi o wartości rezystancji....no cóż - wypadałoby się posiłkować tabelką
na stronie 3-161, ale jak widzisz na schemacie przyjęto zupełnie inne wartości.
I raczej nie jestem przekonana, czy należy aż tak bardzo chcieć je policzyć...
One zależą po pierwsze od częstotliwości (w Twoim układzie już poza zakresem
opisywanym w dokumentacji), po drugie od napięcia zasilania układu...
Dla niestandardowych warunków pracy często te wartości dobiera się doświadczalnie...

Co do pierwszego schematu....to chciałabym tylko zapytać co to za kostka '541 ?

pozdrawiam,
tasza

[ Dodano: 2006-07-03, 10:28 ]

Dodatkowym problemem jest to, że rezonatory kwarcowe nie są produkowane w formie jakiegoś typoszeregu (jak przykładowo rezystory) oraz praktycznie nie występują dla częstotliwości mniejszej niż 1MHz, z wyjątkiem rezonatora zegarkowego (32768)

Powyższe to słuszna uwaga, ale czasem można zdobyć kwarce, które pracowały
w układach radiowych (łączności), szczególnie w zatosowaniach militarnych....
tam naprawdę zdarzają się egzotyczne wartości częstotliwości (także dziesiątki lub setki kHz)
czasem warto chwilę pobawić się kalkulatorem, czy taka częstotliwość
odpowiednio podzielona nie okaże się bardzo użyteczna...
a na koniec, może w formie takiej ciekawostki - to stary rezonator kwarcowy 100kHz,
jak widać w dośc nietypowym wykonaniu.....
• https://elportal.pl/tasza/temp/img_1.jpg
• https://elportal.pl/tasza/temp/img_2.jpg
• https://elportal.pl/tasza/temp/img_4.jpg

tasza

[elektor84]

tasza to dla Ciebie:
................................. @ ...............................
................................. I ....................................
................................. -" ....................................
................................. I ....................................
.................................. I .................................... (to ma być róża )

jeśli dobrze zrozumiałem to będzie tak:

przykładowo:
DANE:
rezonator - CY2BM 2.457600 MHz
pojemność obciążenia rezonatora - Cl = 32pF
pojemność montażowa - Cm = 10pF !!! 10pF dla C1 i 10pF dla C2 czy 10pF dla C1 + C2 ??? !!!

wówczas: Cl = C1 + C2 + Cm
czyli 32pF = C1 + C2 + 10pF
32pF - 10pF = C1 + C2
zatem C1 + C2 = 22pF

i co teraz ? czy mogę przyjąć C1 = C2 = 11pF ?? czy może C1 > C2 lub odwrotnie C1 < C2 ??

jeśli przykładowo zastosuję rezonator CY2BM 2.457600 MHz Cl = 32pF to częstotliwość wyznacza mi "znamionka" zakupionego rezonatora 2.457600 MHz i do użytku mogę sobie ją podzielić lub wykorzystać
czy ma tu jakie kolwiek zastosowanie wzór: T = 2,3 x Rx x Cx (T= 2,3 razy Rx razy Cx) ?????

dzięki tasza za ten Twój opis.
przepraszam że zasypuję kolejnymi pytaniami, ale jak dotąd nie miałem z kwarcem doczynienia i chciałbym go wkońcu "poznać" i zastosować.

co do zagadkowego oznacznia '541 to przepraszam że enigmatycznie podałem chodzi oczywiście o układ MCY 74541.

czy mogę prosić o wyjaśnienie do powyższych ? będzie mi niezmiernie miło

[tasza]

hmm, za różyczkę dziękuje....bardzo to miłe

jeżeli chodzi o obliczenia, są w miarę w porządku - pamietaj że to ciągle szacunki,
jako pojemność montażową przyjąłeś 10pF...też ok, może byc ta jedna wartość.
tak naprawdę to wzajemne pojemności wystąpią pomiędzy kondensatorami dodatkowymi,
kwarcem a kondensatorami, etc/itd... stąd takie ogólne wartości 5..10pF
skoro Ci wyszły C1,C2 po 11pF ale dla maksymalnej założonej Cm to pewnie
jak wstawisz ~10pF to oscylator ruszy....taką mam nadzieję.
zauważ jednak /schemat 2/, że tylko C1 to zwykły kondensator, C2 to będzie trymer
mały kondensator o zmiennej w pewnych granicach pojemności...

co do wzorku - hmm, no albo kwarc, albo RC....
wzorek traci na ważności na korzyść ustalonej arbitralnie częstotliwości oscylacji
kwarce już tak mają, one zawsze wiedzą lepiej

co do MCY74541, niestety nie wypowiem się...nigdy nie korzystałam z tej kostki.

pozdrawiam,
tasza

[elektor84]

a czy mogę się Cibie tasza poradzić czy jest sens stosować kwarc.
chcę aby był to zegarek czasu rzeczywistego z funkcją minutnika. takie dzieło chcę zbudować.
wydaje mi się że musi być kwarc.

jak myślisz ?

pozdrowienia

[tasza]

jeżeli to Twoje urządzonko ma odmierzać czas - kwarc to podstawa...
zakładam że minutnik to dodatek, głównym zadaniem jest pomiar czasu.

bo jeżeli chcesz np. minutnik kuchenny, gdzie jak wskazanie odpłynie nawet
kilkanaście sekund w którąś stronę i nie będzie tragedii - tam owszem, można oscylator RC.

tasza

[elektor84]

czyli jeśli bym zastosował układ zgodnie ze schematem 2 to czy konieczne jest stosowanie obydwu kondensatorów ( kondensator stały i trymer ) ?
czy wystarczy tylko trymer ?
jak się zabrać do kalibracji, ustawić trymerem dokładnie 37 768 kHz i podzielić go aby uzyskać 1 Hz, czy po podziale mierzyć ten 1 Hz ?

[Ertew]

ustawić trymerem dokładnie 37 768 kHz

Raczej 32 768 Hz cyli 32,768 kHz.
Tak, tak, to była pomyłka, ale w takim razie co w moim zegarku robił kwarc 45 kHz zamiast 32 kHz...
72 sekundy w minucie, śpieszył się 4-5 godzin na dobę...

[icky]

jak się zabrać do kalibracji, ustawić trymerem dokładnie 37 768 kHz i podzielić go aby uzyskać 1 Hz, czy po podziale mierzyć ten 1 Hz ?

raczej jak ci wygodniej, to bez różnicy. właściwie co można dokładniej zmierzyć? sekunde czy 37,768kHz??

[elektor84]

dziękuję za wszystkie posty
no dobrze, to już zrozumiałem, ale jakiego typu kondensatory będą najlepsze do tego typu układu ?

pozdrawiam