Quarze und AVR

Diese Seite behandelt Quarze im Zusammenhang mit AVRs. Für allgemeine Informationen zum Thema siehe Quarz.

Die Genauigkeit von Quarzen liegt bei 10-100ppm (1ppm = 0,0001 %) und wird somit nur noch vom Quarzoszillator überboten. Außerdem sind Quarze im Gegensatz zum internen RC-Oszillator weniger temperaturunabhängig.

Verwendung

Quarze sind in folgenden Situationen sinnvoll / notwendig:

• Interner Oszillator des µC zu langsam
• Interner Oszillator des µC zu ungenau
  • Bei Verwendung des UART
  • Bei zeitkritischen Anwendungen wie z.B. einer Uhr

Wahl der richtigen Frequenz

Vor allem als Anfänger denkt man sich, ich kaufe einfach mal 10MHz, das ist eine so schön gerade Zahl. Allerdings sind diese Quarze nur in den seltensten Fällen sinnvoll. Viel sinnvoller sind Baudratenquarze. "Baudraten"-Frequenzen sind ganzzahlige Vielfache der bei RS232 üblichen Baudraten. Mit Baudrate-Frequenz kann man exakte Baudraten erreichen, mit "runden" Frequenzen entstehen Fehler, weshalb oft nur sehr niedrige Baudraten möglich sind.

"Runde" Frequenzen (4MHz, 8MHz, 10MHz....) sind meist leichter erhältlich und haben den Vorteil, dass man Verzögerungsschleifen und Rechendauern relativ leicht errechnen kann.

Anschluss an einen AVR

Die Kapazitäten von C1 und C2 entsprechen nicht der Lastkapazität des Quarzes! Sie errechnen sich folgendermaßen:

C=2xCL-(CP+CI)

• CP: Leiterbahnen bedingte Kapazität
• CI: Portbedingte Kapazität
• CL: Datenblatt des Quarzes
• CP+CI ca. 5pF

Am Beispiel von CL = 32pF:

C = 2x32pF-5pF = 59pF

C1 und C2 sind die vom Hersteller des Kontrollers empfohlenen Werte, mit ihnen wird die Schwingsicherheit der Oszillatorschaltung gewährleistet. C1 und C2 sollten in etwa eingehalten werden (so + - 20% machen aber nichts aus).

CL, der im Datenblatt angegebene Wert, wird beim Abgleich des Quarzes während der Herstellung benutzt.

Wenn CL nicht eingehalten wird, hat das keinen Einfluss auf das Schwingen des Oszillators (solange der Faktor2 nicht überschritten wird) sondern nur auf die Frequenz, aber das in einem Maße (max. 0,01%der Frequenz), das für die meisten Mikrokontrolleranwendungen bedeutungslos ist.

Einstellung der Fuses

Hier ist besondere Vorsicht geboten. Fast immer liegt hier das Problem, wenn ein Mikrocontroller nicht mehr läuft!

Ein Quarz ist keine "External Clock", sondern ein "External Crystal/Ceramic Resonator". Siehe auch: AVR_Fuses#Taktquellen_Fuse_Einstellung

Siehe auch

• AppNotes von Atmel zum Thema Quarze: [1][2]
• Fuse Calculator: [3]