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Titolo: Osillatore al quarzo 28.6363, terza armonica e temperatura

Chiedo l'aiuto di qualche persona piu' esperta di me
per il seguente problema.
La situazione e' questa:
XTI XTO appartengono ad un chip per l'acquisizione video
Conexant BT878A.
c1=330pf smd 0603
c2=22pf  smd 0603
c3=33pf  smd 0603
l1=2.7uh smd 1206
xtal HC49/US, third overtone 28.6363 Mhz +-50ppm, -10..+60°C, DIL:
    ____
   /____\ E' un po' piu' piccolo di cosi' ma si capisce quali intendo.
    |  |
                                             c3
                                   |--------| |-------|
      |                            |                  |
      |       xtal      c1         |         l1       |
   XTO|-------|x|------| |---------+-------OOOOO------+
      |                                               |
      |                 c2                            |
   XTI|----------------| |----------------------------+
      |
Premetto che ho provato ad aggiungere una resistenza da 1M in parallelo
al cristallo ma non influisce sul problema che sto per esporre.
Il problema e' che il circuito, dopo aver funzionato bene
per alcuni minuti, smette di oscillare con un graduale smorzamento
del clock, da 5 volt picco picco al disinnesco totale in un
minuto o due.
Ho provato a cambiare i componenti (tranne il cristallo) sempre
con valori ragionevoli come quelli che ho indicato e che sono quelli
suggeriti nel datasheet del chip.
Tra patch manuali, fili volanti ecc. le variazioni sul tema
del dimensionamento di l1, c1, c2, c3 non sono mancate ma non
hanno avuto alcun effetto sul problema.
La scheda PCI scalda considerevolmente, non ho i mezzi per misurare
la temperatura esatta ma il componente sensibile al calore
sembra essere il cristallo. Quando appoggio il dito sul suo involucro
metallico l'oscillazione riprende e l'ampiezza risale velocemente
(mezzo secondo) a valori accettabili fino a tornare vicino ai 5 volt
picco picco massimi.
La temperatura sul quarzo non e' sufficiente a scottare ma
al massimo pizzica appena.
Ho notato che coprendo il pc embedded (miniITX con uno slot PCI)
su cui sto facendo i test con un foglio di carta si arriva prima
all'interruzione dell'oscillazione e poi basta sventolare
la scheda in funzione con lo stesso foglio e l'oscillazione
riesce a riprendersi come descritto sopra.
Non direi che sia il chip perche' non mi pare abbia cali di guadagno
e poi l'oscillazione riprende toccando con un dito il cristallo.
Chiedo se un disinnesco totale come questo sia possibile
per un surriscaldamento modesto rispetto al range di temperatura
del componente (ho sempre pensato che poco fuori si perdesse in 
precisione ma non che smettesse d'oscillare) e chiedo un consiglio
generale su come procedere. Sarebbe preferibile non toccare il PCB
per motivi di tempi e costi.
Cerco un componente di migliore qualita' e/o di classe
industriale (-40..+85 °C) oppure ripiego sul non montare la
l1 e provare con un quarzo a 28.6363 sulla fondamentale?
Dissipatori sui quarzi non ne ho mai visti...
Dovro' pensare a come isolare termicamente i quarzi?
Traspare l'esasperazione? ;-)
Grazie anticipate a chi mi rispondera'.
                              Fabio

                                                      |
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
Lo schema e' sbagliato, il nodo tra xtal e c1 deve essere collegato a
XTI, almeno penso io. Se il circuito che hai realizzato effettivamente
e' cosi', mi stupisco che riesca ad oscillare anche se per poco tempo!
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 > Lo schema e' sbagliato, il nodo tra xtal e c1 deve essere collegato a
 > XTI, almeno penso io. Se il circuito che hai realizzato effettivamente
 > e' cosi', mi stupisco che riesca ad oscillare anche se per poco tempo!
Hai ragione! Ieri sera ero talmente fuso da sbagliare il disegno
per ben 2 volte, quello corretto definitivo e' il seguente ed e'
quello su cui ho il problema:
                                             c3
                                    |--------| |-------|
       |                            |                  |
       |                  c1        |         l1       |
    XTO|-------+---------| |--------+-------OOOOO------+
       |       |                                       |
       |      |x| xtal                                 |
       |       |          c2                           |
    XTI|-------+---------| |---------------------------+
       |                                               |
                                                       |
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                                                       -
Il reference sul datasheet del bt878a indica xto sul nodo collegao a c1
comunque ho provato ad invertire facendo una x con delle patch
invertendo XTI con XTO ma non influenza il comportamento:
                                         c3
                                    |--------| |-------|
       |                            |                  |
       |                  c1        |         l1       |
    XTO|--+ +--+---------| |--------+-------OOOOO------+
       |  | |  |                                       |
       |  --  |x| xtal                                 |
       |  | |  |          c2                           |
    XTI|--+ +--+---------| |---------------------------+
       |                                               |
                                                       |
                                                     -----
                                                      ---
                                                       -

ciappalastringa ha scritto:

Prova ad utilizzare l'altro schema proposto, cioe' con la resistenza da 
1M in parallelo al quarzo, c1=c2 (a naso metterei 22pF) entrambi 
collegati a massa e togliendo l1 c3.
-- 
---
Ciao
Giuseppe
-----------------------------------
http://digilander.libero.it/nokappa

 >>
 > Prova ad utilizzare l'altro schema proposto, cioe' con la
 > resistenza da 1M in parallelo al quarzo, c1=c2
 > (a naso metterei 22pF) entrambi collegati a massa
 > e togliendo l1 c3.
In effetti e' una delle soluzioni a cui avevo pensato ed e'
quella che pero' mi costringerebbe a cambiare componente:
[citazione primo post]
  Cerco un componente di migliore qualita' e/o di classe
  industriale (-40..+85 °C) oppure ripiego sul non montare la
  l1 e provare con un quarzo a 28.6363 sulla fondamentale?
  Dissipatori sui quarzi non ne ho mai visti...
  Dovro' pensare a come isolare termicamente i quarzi?
[/citazione primo post]
Avendo appurato che il problema e' il surriscaldamento
del quarzo mi piacerebbe capire se montandone uno sulla
fondamentale (soluzione da te suggerita) questo sarebbe
piu' robusto alla temperatura perche' quelli che ho sulla
terza armonica smettono proprio di oscillare.
*Il problema non e' la deriva termica in frequenza ma
proprio che disinnesca.*
Alla fine credo che la soluzione sara' una commistione
di quelle gia' prese in considerazione...
Dissipatore sul chip, quarzo di classe industriale ed eventualmente,
ma questo non so valutarlo, sulla fondamentale e non in 3a armonica
e alla peggio ritocco del PCB.
La mia domanda dunque si riduce a capire se c'e' qualcuno che
sa se i cristalli sulla fondamentale, sono gia' piu' stabili
in temperatura di quelli in 3a armonica mettendo a confronto
modelli per i quali si garantiscono le prestanzioni
nel medesimo range di temperatura.
Qualcuno mi sa dire qualcosa a riguardo?


Sono convinto che non sia un problema di deriva di frequenza del quarzo,
anche perche' se un quarzo deriva tanto, cambiera' la sua
frequenza di 0.1% ma non smette di oscillare.
Li' c'e' qualcosa di piu' grossolano, devi fare altre prove.
Per esempio la resistenza da 1 megaohm, sicuro che non serve?
Nel datasheet e' messa tratteggiata ma non si capisce perche'.
A volte e' interna al chip, ma spesso deve essere messa esterna
per portare l'inverter interno al chip in zona lineare.
Una prova da fare e' spegnere e riaccendere, cosa succede?
Oppure prova a raffreddare o riscaldare il quarzo o il chip e vedi
se cambia qualcosa.
Con l'oscilloscopio che cosa vedi su XO quando smette di oscillare?
Va a 0 volt o al positivo? oppure resta a meta' strada?
E poi puoi provare a cambiare quarzo, cambiando anche la
frequenza. Sappiami dire, ciao.


 Qualcuno mi sa dire qualcosa a riguardo?
Per me non dipende dal quarzo ma dai condensatori di carico che 
probabilmente caricano troppo il circuito oscillante, arrivando fino a 
spegnere l'oscillatore.
Ripeto che io partirei dall'allegerire l'ancoraggio del quarzo con due 
soli condensatori da 22p e la resistenza da 1M.
Poi da li, quando sei sicuro del funzionamento,  puoi ripartire a 
ricostruire pezzo a pezzo il circuito che desideri.


 frequenza. Sappiami dire, ciao.
La frequenza sul BT878A deve essere 28.6363 -+ 50ppm
ma certamente potrei provare con quarzi migliori e sulla
fondamentale pero' accidenti quanto e' difficile e lento
avere della componentistica non ultrastandard a
campionature limitate!
E qui si aprirebbe un'altro triste capitolo...

 >> Qualcuno mi sa dire qualcosa a riguardo?
 >
 > Per me non dipende dal quarzo ma dai condensatori di carico che
 > probabilmente caricano troppo il circuito oscillante, arrivando fino a
 > spegnere l'oscillatore.
Ho la medesima perplessita', ti rimando alla risposta che ho dato a
brown fox qui sopra.
 > Ripeto che io partirei dall'allegerire l'ancoraggio del quarzo con due
 > soli condensatori da 22p e la resistenza da 1M.
Non so se intendi il seguente:
                                             22pf
                                    |--------| |-------|
       |                            |                  |
       |                            |         l1       |
    XTO|--+----+--------------------+-------OOOOO------+
       |  |    |                                       |
       |  R   |x| xtal                                 |
       |  |    |          22pf                         |
    XTI|--+----+---------| |---------------------------+
       |                                               |
                                                       |
                                                     -----
                                                      ---
                                                       -
Perche' non si puo' prescindere dalla trappola del parallelo
tra l1 e il condensatore se hai il cristallo in terza armonica.
Il seguente circuito:
                         22pf
    XTO|--+----+---------| |--------+
       |  |    |                    |
       |  R   |x| xtal              |
       |  |    |          22pf      |
    XTI|--+----+---------| |--------+
       |                            |
                                    |
                                  -----
                                   ---
                                    -
oscillerebbe sulla fondamentale, nel mio caso a 28.6363/3 ~= 9.54
anzi, *oscilla sulla fondamentale a 9.54* perche'
nel dubbio che mi avessero fatto un "pacco" con i componenti
(un ordine sbagliato di cristalli sulla fondamentale invece che in terza 
armonica ad esempio) ho realizzato il circuito sopra a
bella posta (R a parte) con delle patch sulla scheda ed ho
constatato quanto detto sopra (quindi i cristalli con
stampigliato 28.6363 montati sui prototipi sono in effetti
in terza armonica).
Non ho avuto tempo aspettare il riscaldamento di quest'ultima
configurazione, inutile ai fini del funzionamento della scheda,
per vedere se anche a 9 MHz avrebbe disinnescato.
 > Poi da li, quando sei sicuro del funzionamento,  puoi ripartire a
 > ricostruire pezzo a pezzo il circuito che desideri.
Nel momento in cui fossi sicuro del funzionamento e chi le
tocca piu' quelle schede! ;-)

 piantare e misuro.
In condizioni normali deve esserci circa meta' della tensione di
alimentazione,
anche se non oscilla.
Io sospettavo un problema di polarizzazione dell'oscillatore, fino a mandare
in
saturazione XO, ma da quanto dici mi pare che non sia il caso.
A questo punto mi sembrerebbe veramente che la causa fosse proprio
la variazione di tenperatura, ma continuo ad escludere che la colpa sia
del quarzo. Invece e' piu' probabile che siano i condensatori, se sono
ceramici di scarsa qualita' potrebbero variare di molto la loro capacita'
con la temperatura, non si puo' sapere se in piu' o in meno, e uscire dal
range che permette l'oscillazione.
Per essere sicuro dovresti provare a raffreddarli singolarmente con lo
spray. Con le dita non puoi avere indicazioni utuili anche perche' toccando
introduci variazioni d capacita', disturbi elettrici e cosi' via.
Inoltre fai attenzione che di solito per migliorare la stabilita' di quel
tipo
di oscillatori bisogna aumentare i valori dei condensatori piuttosto che
diminuirli, ovviamente senza esagerare, diciamo al massimo 50-70 pF.


 > In condizioni normali deve esserci circa meta' della tensione
 > di alimentazione, anche se non oscilla.
 > Io sospettavo un problema di polarizzazione dell'oscillatore,
 > fino a mandare in saturazione XO, ma da quanto dici mi pare
 > che non sia il caso.
 > A questo punto mi sembrerebbe veramente che la causa fosse proprio
 > la variazione di tenperatura, ma continuo ad escludere che la
 > colpa sia del quarzo.
 > Invece e' piu' probabile che siano i condensatori, se sono
 > ceramici di scarsa qualita' potrebbero variare di molto la
 > loro capacita' con la temperatura, non si puo' sapere se in
 > piu' o in meno, e uscire dal range che permette l'oscillazione.
 > Per essere sicuro dovresti provare a raffreddarli singolarmente con lo
 > spray. Con le dita non puoi avere indicazioni utuili anche
 > perche' toccando introduci variazioni d capacita', disturbi
 > elettrici e cosi' via.
 > Inoltre fai attenzione che di solito per migliorare la
 > stabilita' di quel tipo di oscillatori bisogna aumentare i
 > valori dei condensatori piuttosto che diminuirli,
 > ovviamente senza esagerare, diciamo al massimo 50-70 pF.
Ho verificato che non ci siano problemi di polarizzazione
e sperimentalmente continua a confermarsi che il quarzo,
per quanto si resti perplessi, arriva al disinnesco quando
si scalda. Vedremo di cambiare componente e di isolarlo un
po' meglio.
Vi ringrazio della cortesia d'avermi dato delle dritte.


Mi dispiace che il problema permanga. Sappiaci dire come va
a finire, se era veramente colpa del quarzo. Ciao
