У меня есть два чипа, использующих 8 MHz резонаторы. Но в даташитах рекомендованые схемы подключения несколько отличаются. В одном - рекомендуют конденсаторы 20 pF, в другом 27 pF. В одном рекомендуют параллельно кварцу поставить 2 MOhm резистор, в другом - последовательно 100 Ohm. Частота обоих генераторов одинаковая.

Что здесь критично, а что не очень? Почему схемы разные? Почему конденсаторы разные? Это важно, или это шорог ресниц? Какой номирал пойдет за универсальный - 20 или 27?

Проблема еще в том, что я собрал с десяток плат, и в одной из них генератор запускается крайне нестабильно.

Схемы генераторов в чипах, возможно, разные. Еще нужно обратить внимание на требования к резонатору в даташите на чип (емкость, резонансное сопротивление). Обычно это некритично, но иногда на дешевых кварцах может капризничать.

Когда-то считал. Надо знать кажись емкость резонатора, и тогда по формуле считаются конденсаторы. С конденсаторами надо учитывать и емкость выводов + емкости дорожки до резонатора. Если резонатор совсем крохотный, то может быть и совсем без конденсаторов придется ставить.

Все зависит только от резонатора. Сколько на него написано в даташите лоад капаситенс (если инода не указывается или пишется S в маркировке, значит частота указана для последовательного резонанса), столько и ставить, в смысле приблизительно раза в два больше (они эквивалентно последовательно) минус емкости входа-выхода и паразитные монтажа (т.е. минус по 4-8 пик - реально не критично, ну будет отклонение на 300-400Гц, все равно должен генерить, если питание не 1-1.5 В - там уже обычный КМОП становится тормознутым и может действительно не хватить петлевого усиления). При нормальных кварцах практически нереально, чтобы генератор не запустился на 8МГц на современном КМОПе. Ибо небуферезированный инвертор, стоящий внутри чипа врядли имеет усиление меньше 10 (буфферизированный - гораздо больше), а фазосдвигающая на 180 градусов pi цепочка в виде двух коденсаторов и индуктивной составляющей эквивалентного сопротивления кварца в схеме параллельного резонанса (Пирс на инверторе) между резонансной (чистый последовательный резонанс с только эквивалентным активным сопротивлением - не хватит поворота фазы - не работает здесь) и антирезонансной (частота с учетом емкости обкладок пластины и ножек) имеет ослабление гораздо меньше 10. Нельзя брать кварцы с помойки без маркировки - все, что можно сказать. Что касается резистора обратной связи - от 100кОм до 5МОм обычно адекватны. последовательный резистор ставится для двух целей - ограничить мощность на кварце и уменьшить вероятность возбуда на гармошке, но не 100 Ом. На 8МГц уже обычно не ставится. Опять таки, зависит от производителя кристалла, а не производителя чипы.
Кое-что по резисторам http://www.ti.com/lit/an/szza043/szza043.pdf разделы 6.1.1 и 6.1.2
Вот на 100МГц с такими генераторами у нас иногда возникают проблемы.

Да, платы одинаковые? Просто цепи кварца очень слаботочные и ловят все подряд. Кварц должен быть как можно ближе к мелкосхеме, и как можно дальше от других цепей.

... генератор запускается крайне нестабильно.
Вы б написали что за контроллер и какой кварц, или кварцы? И после сборки или до сборки? Сборка ручная или в печке?
Причин может быть много от плохого производителя, перегрева, неверных параметров кварца, неверной разводке участка на плате где ставиться кварц.

Выходное сопротивление буфферизированного инвертора типовое 25-400 Ом, небуфферизированного - 10-100 Ом, эквивалентное последовательное сопротивление кварца на первой гармошке 5-15 Ом, паразитной емкости пластины - 2-6 кОм, еще меньше - раза в 4 - нагрузочные емкости - не такие они уже и высокомные эти цепи на 8МГц. Вот на 32кГц - таки да. На соплях на тайнилоджик на 10 МГц легко получаются минус 140дБн/Гц на 1 кГц фазовых шумов - а это косвенно указывает на их помехоустойчивость на этих частотах.
Не, конечно если чипа генератора К561ЛН2 выпуска 93-99гг на пластинах с помойки, да еще и на 5В, то все может быть

У меня часы сбивались. на 32768.

Понятно. Платы одинаковые. Я печатки заказал. Кварц в сторорне и близко к чипу. Питание - пять вольт.
Что характерно - когда я смотрю ножку кварца осциллографом и касаюсь "землей" щупа (кольцом вокруг острия щупа) корпуса кварца - то он запускается.

Я, правда, "левые" конденсаторы поставил. Первые два устройства собрал с известными конденсаторами - работает отлично. Потом четыре - с неизвестными, но шедшими в комплекте к генератору 6 Мегагерц. Я не знаю точного номинала. Три работают отлично, а один - когда как.

Сейчас в командировке. Вернусь - начну менять по одному конденсаторы на те, что знаю точно емкость.

Я правильно понял, что лучше чуть меньше емкость поставить, чем чуть больше? То есть, если мне надо сейчас купить бобину конденсаторов, то лучше брать 20, 22 или 27 pF? Область применения - обвязка 8 MHz кварцев у STM32 и TDA5051.

Проблема с одним экземпляром модема TDA5051

Нет.

Контроллер TDA5051
Кварц - HC49S 8MHz
Плата печатная двусторонняя. Пять на пять сантиметров. Элементов мало. Кварц близко к чипу. С этой стороны от чипа кроме кварца с конденсаторами и конденсатора по питанию ничего нет. Все поле вокруг "залито" землей.
Сборка ручная.
Фото приложить не могу. В командировке.

К разводке претензий тогда нет. Просто я уже видел в серийном изделии, когда контроллер на одной стороне платы а кварц на другой.

Мы к STM32F от 103 ... 417 ставим от 15...18 pf, Но кварцы у нас 12 ...25Mhz в основном SMD, разные. За стандартный y многоих производителей принята емкость C0=18pF, остальные емкости под заказ.

Для LPC разных ипостасей (2103, 2468, 2478, 175x, 177/8x) и кварцев HC49S 12МГц уже давно и успешно работают 20пФ и 22пФ

Народ, какие типоразмеры-емкости и LPC-STM? О чем вы? Все должно быть предоставлено поставщиком/продавцом кварца
Вот кусок прайса некой нормальной конторы. Все по полочкам, в том числе и нагрузочные емкости - грубо говоря, деленные пополам номиналы конденсаторов на ножках инвертора. А 20пФ там или 27пФ - это только при какой нагрузочной емкости производитель гарантирует попадание по всем своим ppm - т. е. точность настройки и уход в диапазоне температур на момент поставки. Без учета временного старения, как правило. А 18 или 27 пФ от балды, по опыту соседей или предыдущей разработки - ССЗБ _никаких претензий к производителю резонатора не может быть. Хотя генераторы при 5В как правило работают в о-о-очень широком диапазоне этих емкостей. Если чипа не паливо. Ну, уйдет частота за пределы обещанных допусков.

Контора странная и затем контора есть контора. А солидные производители кварцев для массовой продукции на рынки давно имеют стандартные параметры. Это и частоты и емкость и др. Смотрим например компанию ABRACON -> http://www.abracon.com/Resonators/ABLS3.pdf
Популярный HC49/US... Load capacitance (CL) ...18pF ... Standard (See options if other than STD).

Контору оставим в покое, тем более она у Вас под боком - Аллюр (aly.ru , в Киеве - filur.net). Кварцы практически все Яух. Не хуже Абракона. Поверьте. При установке конденсатора по спецификации отклонение свежего кварца никогда не превышало 5ppm. А их я использовал десятки номиналов в диапазоне от 4МГц до 125МГц.

Это вы о чем? Какая еще массовая продукция у них? ... Да ни какой с их ценами и качеством.

Да вроде никаких проблем за много лет. И цены нас устраивают. Заказы принимают от 600 штук кварцев на дурные частоты - тоже приемлемо.

Хорошо. Я еще почитал теорию. Говорят - уменьшение емкости увеличивает надежность запуска, увеличение емкости увеличивает точность. Куплю катушку 20 pF и буду пока пользоваться. Только сначала методом последовательной замены разберусь - что с тем бордом случилось.

И еще. Я подумал, что может быть зря я все свободное поле землей залил? Похоже, в окресностях кварца не надо было делать этого? Чтобы емкость дорожек не увеличивать.

Нет, не зря. Если только неправильных контуров тока не создаётся. А ёмкости у дорожек не увеличивается. Потому, что такой не бывает. Бывает ёмкость между дорожками (в том числе если одна из них - земляная). То, что Вы залили вокруг кварца плату землёй увеличило ёмкость примерно на 0.2 - 0.5 пФ. Это пустяки.

Еще важный момент, как далеко замля этих двух конденсаторов от земляной ножки процессора. Расстояние должно быть минимальным, также расхождение путей земли этих конденсаторов не желательно.


Это не серьёзные объёмы. Минимальные поставки полагал начинаются от 10...20 тысяч штук в месяц. С ABRACON они и близко не стояли как по стандартам, оборудованию, так и по капиталу компаний. Тот же ABRACON на ваши дурные частоты принимает заказы хоть на 1 штуку.

Возможно Вы столкнулись с ними в последнее время, когда они связались с китайцами. До 2007 были довольно известной и качественной фирмой. И только они согласились поставлять кварцы по нормальным ценам в таких малых партиях.
Они пусть и не первые, но одни из первых разработали и массово поставляли программируемые у продавца генераторы VX7 (нам они не годятся из-за спуров - дробники все-таки), но получить через буквально через пять минут кварцевый генератор на практически любую частоту от 1 до 200МГц это было неплохо.
Да и сейчас http://www.q-tech.com/ (американское подразделение Яуха) за "The World's Leading Manufacturer of High Reliability Hybrid Crystal Oscillators" надо отвечать

Да, ... но тут вы в сторону от темы топика свернули. Тут про обычные кварцы серийного пр-ва речь и особенностях их подключений. Вот как поясните следущее: собрали серию изделий HC49 SMD, 12 Mhz, проц ATMEGA16 изделия поставили в эксплуатацию, через период 2-3 месяца эксплуатации (чётко зафисировано) ~ 10% кварцев вышли из строя. Вибраций, внешних воздействий, перепадов температуры, влажности не было зафиксированно. Заменой кварцев из той же закупленной партии проблема решилась и последущие два года пробемы даже с 1 устройством не наблюдалось.

Само собой я не телепат. Но мы бы при таком массовом падеже комплектовки либо через поставщика обратились бы к изготовителю с предоставлением образцов отказов, либо, при нежелании производителя, попробовали своими силами произвести анализ отказавших компонентов - все-таки кварц не микросхема.

Спасибо всем участникам. Проблема решилась неожиданным образом. Менял и кварц и конденсаторы - схема работала нестабильно. В конце концов заменил чип - и все стало прекрасно.
А мне казалось, что этот TDA5051 вообще неубиваемый. Он, кстати, и дорогой еще ($2.7).

Убили... Давно в России не были?

Минимальная цена TDA5051 $4.5, средняя по больнице $6.
Это в default-city. В моей деревне такой зверь не водится-
значит еще плюс пересылка.

В России не был лет семь. А почему эта микросхема такая дорогая? Я считал, что ей лет тридцать уже.

потому и дрогая. Если микросема неоправданно дорожает - верный признак что она снимается с производства

Друзья, на счет схем подключения и измерения параметров можете помочь?

Есть задача построить систему тестирования для входного контроля резонаторов.
Для этого как-бы специального Российского стандарта нет. Вот достал ГОСТ Р МЭК 60122-1. Там есть ссылки на IEC стандарты.

Можете помочь либо достать этот стандарт, либо определить какимы схемамы и методами измеряются нижеприведенные параметры.

МЭК 60444-1: Измерение параметров кварцевых резонаторов методом с нулевой фазой в p-образной схеме. Часть 1.
Основной метод измерения резонансной частоты и сопротивления кварцевых резонаторов методом с нулевой фазой и в p-образной
схеме


МЭК 60444-2: Измерение параметров кварцевых резонаторов методом с нулевой фазой в p-образной схеме. Часть 2.
Измерение динамической емкости кварцевых резонаторов методом сдвига фазы


МЭК 60444-4: Измерение параметров кварцевых резонаторов методом с нулевой фазой в p-образной схеме. Часть 4.
Метод измерения резонансной частоты под нагрузкой fL, резонансного сопротивления под нагрузкой RL и расчет других
производных величин кварцевых резонаторов до 30 МГц включительно


МЭК 60444-5:Измерение параметров кварцевых резонаторов методом с нулевой фазой в p-образной схеме. Часть 5.
Методы определения эквивалентных электрических параметров с использованием автоматических схемных анализаторов и
коррекции погрешностей


МЭК 60444-6:1995 Измерение параметров кварцевых резонаторов методом с нулевой фазой в p-образной схеме. Часть 6.
Измерение зависимости уровня возбуждения (DLD)