Versuch, einen 32,768-kHz-Quarz zum Schwingen zu bringen

Ich habe ziemlich viel Zeit damit verbracht, mich über Oszillatorschaltungen zu informieren und zu versuchen, diese Schaltung zum Schwingen zu bringen. Ich versuche, diesen Oszillator für eine Uhr zu bauen, aber ich werde ihn nicht in eine RTC stecken, also brauche ich nur die 32,768-kHz-Frequenz als Ausgang.

Oszillatorschaltung

Beim erneuten Lesen bin ich mir ziemlich sicher, dass ich stattdessen 25 pF-Kappen benötige, da ich die Funktionsweise der Lastkapazität falsch interpretiert habe. Unabhängig davon habe ich ein paar verschiedene Kappenwerte ausprobiert (die nicht 25 pF waren) und nichts bekommen.

Ich habe auch versucht, die Widerstände auf eine Reihe von Werten auszutauschen und zu entfernen.

Allerdings weiß ich nicht, was noch falsch ist. Außerdem möchte ich es in LTspice simulieren, aber ich weiß nicht, wie ich die Bewegungsparameter bekomme, da ich nur den Bewegungswiderstand kenne.

Ich habe auch versucht, diese Schaltung auf einem Steckbrett aufzubauen, und ich bekomme nichts als eine flache Linie auf meinem Oszilloskop.

Der Kristall, den ich verwende, ist ein CFS-206 HZFB und das Datenblatt ist hier: http://cfd.citizen.co.jp/english/prod-tech/product/pdf/datasheet_TF/CFS-206_CFS-145_E.pdf

Vielen Dank im Voraus für jede Hilfe dabei.

Nur meine zwei Cent wert: Die Idee ist, den Wechselrichter in einen Verstärker zu verwandeln. Dafür sind die 11,2 MB da. Aber afaik der 74S04 macht einen lausigen Verstärker. Sie benötigen einen anderen Wechselrichter. Versuchen Sie es mit einem CMOS-Inverter.
Diese 270K scheinen auch ein bisschen hoch zu sein. Wenn ich Vorwiderstände in Oszillatorschaltungen gesehen habe, waren sie etwa 10-22 Ohm.
Aber das ist kein herkömmlicher Quarz, sondern ein 32768 Hz Stimmgabelquarz für Uhren, also klingen 270 kOhm ungefähr richtig dafür. Und auch die Vorspannung von etwa 10 MOhm für einen CMOS-Inverter.
Auf einem Steckbrett brauchen Sie die Ladekappen auf dem Kristall nicht, da die Steckbrettspuren bereits genug Streukapazität haben. Also einfach ohne C1 und C2 testen. Sie benötigen diese Kappen jedoch auf einer echten Leiterplatte.

Antworten (2)

Beim erneuten Lesen bin ich mir ziemlich sicher, dass ich stattdessen 25 pF-Kappen benötige, da ich die Funktionsweise der Lastkapazität falsch interpretiert habe.

Sie benötigen 25pF-Kappen abzüglich Streuplatinen- und Chipkapazitäten . Sie werden wahrscheinlich bei etwa 18-22 pF landen.

Allerdings weiß ich nicht, was noch falsch ist.

Die Verwendung eines 74S-Teils bringt Sie wahrscheinlich für den Anfang um, wenn Sie es wirklich verwenden. Und wenn ja, dann muss R2 viel niedriger als der Megaohm-Bereich sein.

Wechseln Sie zu einem 74C04 oder 74HCU04 (das "U" ist wichtig - es steht für "ungepuffert" und bedeutet, dass das Teil weniger Verstärkungsstufen enthält - dies macht seine Wirkung als Gate weniger positiv, aber linearer als ein Verstärker -- und Sie verwenden ihn hier als Verstärker).

Wenn Sie nicht auf ein 74C- oder 74HCU-Teil umschalten, wählen Sie zunächst einen Wert von R2, der den Ausgang auf etwa 1,5 bis 2 V bringt, wenn R1 nicht vorhanden ist (VDD/2 für CMOS - 1,5-2 V ist spezifisch zu TTL). Ich bin mir nicht sicher, wie hoch dieser Wert sein wird, aber ich vermute, dass er im Bereich von 10 bis 50 Kiloohm liegen wird. Dann sehen, ob die Dinge funktionieren. Finden Sie den größten Wert von R1, der funktioniert, und reduzieren Sie ihn dann um etwa den Faktor 2.

Ich vermute jedoch, dass Sie den Kristall übersteuern müssen, um einen 74S-Teil zum Schwingen zu bringen. Das Ding ist so konzipiert, dass es mit flüsternder Leistung arbeitet, aber der 74S ist im Vergleich zu einem typischen CMOS-Gate ein Rohling. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie den Kristall sofort zerbrechen werden, aber Sie könnten Probleme mit Temperatur und Alterung haben.

Außerdem möchte ich es in LTspice simulieren, aber ich weiß nicht, wie ich die Bewegungsparameter bekomme, da ich nur den Bewegungswiderstand kenne.

Bewegungskapazität = winzig, Bewegungsinduktivität = gigantisch. Es ist wirklich nur wichtig, wenn Sie versuchen, das Ding für die Startzeit zu charakterisieren (es ist der Bewegungswiderstand, der dafür wichtig ist, ob es überhaupt oszilliert und ob Sie es übersteuern). Ich würde einfach auf ein Q zwischen 10.000 und 100.000 raten und daraus die Bewegungskapazität und -induktivität sowie den veröffentlichten Bewegungswiderstand auflösen (es ist effektiv eine Reihenschaltung, also verwenden Sie X C M = X L M = R M Q ).

Wenn Sie es nur wissen müssen, und wenn Sie einen ausreichend guten Signalgenerator haben, können Sie die Parameter messen. Es wäre ein zu großer Exkurs, meine (skurrilen) Methoden hier zu erklären; Googlen Sie einfach nach "Kristallparameter messen" und wählen Sie eine Methode, die zu der Ihnen zur Verfügung stehenden Ausrüstung passt.

Sehr schön gedeckt! Ich gehe immer mit ungepufferten und Ihrem Kommentar bzgl R 2 für S-Teile ist genau richtig, da es die Schleifenvorspannung einstellt.
@jonk Wenn ich Zeit hätte (und noch meine Amateurfunklizenz hätte - ex KG7LI), wäre ich versucht zu sehen, wie viel Leistung ich von einem Quarzoszillator bekommen könnte, der auf einem 74S-Gate basiert. Ich glaube nicht, dass ich 04 habe, aber ich sollte ein NOR oder ein NAND haben. Es wäre ein lustiges Experiment in einem "Ich kann eine Tuba aus einem Abflussrohr machen!" so in der Art.
Ich habe einige S-Teile. Sie sind uralt und ich müsste meine uralte Plastikbox mit kleinen Behältern finden, um sie zu finden. Aber ich habe zu viel zu tun. Und außerdem wärst du besser darin. Aber diese Stimmgabel-Kristalle, die der Erinnerung dienen, sollen bei darunter arbeiten 1 μ W .
Vielen Dank an alle, so viel für die Hilfe. Am Ende habe ich einige 22pF- und 18pF-Kappen zusammen mit ein paar CD74HCU04E-CMOS-Wechselrichtern ergattert. Nachdem ich den Wechselrichter gegen diesen neuen ausgetauscht und den Wert beider Kondensatoren auf 22 pF geändert hatte, oszillierte er auf meinem Oszilloskop mit genau 32,7 kHz.
Sie werden feststellen, dass Sie die exakte Oszillationsfrequenz einstellen können, indem Sie die Kappen ändern - eine höhere Kapazität sollte die Frequenz so leicht senken, eine niedrigere Kapazität sollte sie erhöhen. Wenn Sie das PCB-Layout ändern, wird es auf die eine oder andere Weise geändert (und wenn Sie eine Masseebene haben, wird das Hinterlassen eines "Lochs" hinter dem Kristall die Streukapazität von der Platine verringern, was die Temperaturempfindlichkeit verringert).

74S04 ist dafür ein völlig falscher Chip und würde eine ganz andere Vorspannung erfordern, damit er funktioniert. Normalerweise wird bei dieser Art von Schaltung ein 74HCU04 oder 4069UB verwendet.