ATTiny 2313 - ripple auf VCC

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-3dB
Stammgast
#1 erstellt: 26. Mai 2008, 12:19
Hallo,
wie schon im Titel geschrieben habe ich bei einem ATTiny2312
einen ripple von 60mVss und 20MHz. Dirkt zwischen Pin 10 und 20 gemessen.

ATtiny 2313-20PU mit 20 MHz getaktet.
DIL-Ausführung, gedrehte Sockel.
Quarz direkt am MC, die 2x20pF nach Masse ebenso.
Spannungsversorgung: Längsregler mit 47uF/low ESR am Ausgang
parallel dazu 220nF/Keramik/SMD
Direkt am IC 220nF von VCC nach GND
Doppelseitiges Layout mit ausreichenden Masseflächen auf beiden Seiten.
Der Ripple wird auf dem Leitungsweg vom Längsregler (4mVss)
zum MC immer größer.
Von beliebigen Massepunkten auf der Platine gegen PIN 10 (GND)
des MC gemessen habe ich ebenfalls einen ripple von ca. 5mV.
Folge: Der Controller steigt manchmal aus oder schaltet in der zu betreibenden Steuerung um. Dies passiert auch wenn ich die Masse vom Oszilloskop an die Platinenmasse anlege.
Ich habe das Teil nicht programmiert, kann also dazu nichts sagen.

Für eure Hilfe wäre ich sehr dankbar.

Gruß Wilhelm
TeweSound
Schaut ab und zu mal vorbei
#2 erstellt: 26. Mai 2008, 23:02
Hallo Wilhelm,

ich denke den verbleibenden Ripple, den Du misst, ist ein Messfehler, den Du dir mit dem Tastkopf einfängst. Über den Clock würde ich mir weiter keine Sorgen machen.

Folgende Ursachen kann ich mir jedoch noch vorstellen:

1) Bugs in der Software
2) Beschaltung und Verwendung/Progammierung des Reset Pins
3) Zusammenbruch der Versorgungsspannung (us) beim Einschalten einer Last. Dies löst einen Reset aus.
4) Elektrostatische Einstreuungen von außen. Z.B. über Signalleitungen.

Vielleicht ist Deine Frage im Forum bei Mikrocontroller.net besser aufgehoben.

Gruß

Clemens
Kay*
Inventar
#3 erstellt: 27. Mai 2008, 00:25
vielleicht mal 'ne Transil-Schutzdiode für die Stromversorgung einbauen?
-3dB
Stammgast
#4 erstellt: 27. Mai 2008, 08:48
Hallo,
danke erst einmal für erste Antworten.

@ Clemens:
1. "Bugs in der Software"
Gibt es heikle Programmieralgorithmen die zu einem solchen
Verhalten führen können? Würde eine diesbezügliche Information gerne an den Programmierer weiterleiten.

2. "Beschaltung und Verwendung/Progammierung des Reset Pins"
Der Reset-Anschluss ist wie B5,B6,B5,VCC und GND auf einen
Programmiersockel geführt, sonst unbeschaltet. Irgendwo und irgendwann habe ich einmal gelesen dass der Reset-Pin mit einem hochohmigen Widerstand gegen definiertes Potential gelegt werden sollte. Weiß weder den Wert noch das Potential mehr.

3. "Zusammenbruch der Versorgungsspannung (us) beim Einschalten einer Last. Dies löst einen Reset aus."
Die Ausgänge sind jetzt nahezu ohne Last. Zum Test habe ich die gesockelte Peripherie gezogen. 4x C-MOS-Eingänge. Keine Besserung des Problems. Der Kontroller treibt noch jeweils über 4x 47k-Basiswiderstände geschaltete 4x BC560. Also keine nennenswerte Last durch den Basisstrom.

4. "Elektrostatische Einstreuungen von außen. Z.B. über Signalleitungen."
Vermute ich eher nicht, werde es aber testen. Es führte nur ein 50 Hz-Signal von einem Komparator auf kurzem Weg zum MC.
Das IC arbeitet am Ausgang auf einen externen 3k3 pull-up. Eingang jetzt kurzgeschlossen.
Außerdem zwei Taster(nach GND) zur Bedienung. Interne pull-up des MC gesetzt.
Ein Digiscope mit 6 Gigasamples/sec ist da ganz hilfreich.

@ Kay
"vielleicht mal 'ne Transil-Schutzdiode für die Stromversorgung einbauen?"
Der ripple baut sich von der Stromversorgung her zum Controller immer stärker auf. Wohl kein Problem von der Versorgungsseite her. Das Digiscope sagt auch nichts.
Trotzdem, werde ich es einmal versuchen. Man soll ja nie nie sagen.

Gruß Wilhelm,

der heute mit dem Teil zum Chefentwickler einer mittleren Industriefirma trabt. Die haben alle ihre Anlagen mit MC´s bestückt. Man wird sehen.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#5 erstellt: 27. Mai 2008, 13:08
60mV Ripple sollte noch lange nicht zu einem Aussteigen des Controllers führen, wenn alle anderen Parameter in Ordnung sind. Es ist auch nicht weiter verwunderlich daß dieser Ripple mit der Arbeitsfrequenz zusammenhängt, das hängt mit dem Arbeitsprinzip von solchen getakteten Schaltungen zusammen. Auch daß der Ripple näher am Chip größer wird ist normal, das liegt an der Induktivität der Zuleitungen.

Bei 20MHz braucht der Chip mindestens 4,5V Versorgung. Ist das gewährleistet?

Bei Frequenzen von 20MHz sind viele Abblockkondensatoren schon nicht mehr rein kapazitiv, sonder parasitäre Induktivitäten nehmen überhand. Deswegen können kleinere Kapazitäten besser sein, z.B. 10nF. Siehe die Impedanzkurven in den Datenblättern von Kondensatoren.

Ist das Oszillatorsignal sauber? Störungen, die da einkoppeln, können den Chip aus dem Tritt bringen. Eine Störung zum falschen Zeitpunkt kann eine Doppeltaktung auslösen.
-3dB
Stammgast
#6 erstellt: 27. Mai 2008, 15:16
Hallo pelmazo,

5V stehen an. Das kritische Verhalten von Kontrollern bei hoher Taktung war mir bekannt.
Das Oszillatorsignal ist ein sauberer, stabiler Sinus.
Manchmal ist bei Abblockkondensatoren Weniges mehr. Verstanden.
Ich komme gerade von dem besagten Entwickler.

"Großfächige Masse bei Kontrollern die hoch getaktet sind, können völlig kontraproduktiv sein." O-Ton, der Meister.
Abhilfe bei dem vorhandenen Design. Hat etwa eine halbe Stunde gedauert.
Fettes Speicheroszilloskop angeschlossen. Da sah man erst richtig was vorging. Ripple 100mVss.
Lösung in Kurzform:
Bedrahtete C´s raus aus der Platine. SMD-C´s hochkant direkt auf den Lötpunkt. Dann Draht zum IC-GND.
Speziellen ker. Entstörkondensator über dem IC von VCC nach GND.
Voila! Der Ripple ist nur noch ca. 30 mV groß. Damit kann man leben, hoffe ich wenigstens.

"Ideal wäre eine separate Massefläche unter dem IC. Die 2 Kondensaatoren und MC-GND so kurz wie möglich daran.
Quarz so nah wie möglich an den MC. Keine Masse untendurch oder drumherum.
Diese Massefläche nur über eine schmale Brücke mit dem Rest der übrigen Masse verbinden."

Gruß Wilhelm

Gruß Wilhelm
pelmazo
Hat sich gelöscht
#7 erstellt: 27. Mai 2008, 15:28
Heißt das es geht jetzt fehlerfrei, oder mußt Du das erst noch umsetzen?
-3dB
Stammgast
#8 erstellt: 27. Mai 2008, 15:50
Ob die gesamte Schaltung jetzt fehlerfrei läuft kann ich im Moment noch nicht sagen. Die restlichen IC´s müssen wieder an ihren angestammten Platz. Display, Bedienungstaster etc. ebenfalls.
Wird noch ein Weilchen dauern. habe im Moment zu viel um die Ohren.
Dank nochmals für die Unterstützung.

Wilhelm
Kay*
Inventar
#9 erstellt: 27. Mai 2008, 18:22


Großfächige Masse bei Kontrollern die hoch getaktet sind,
können völlig kontraproduktiv sein." O-Ton, der Meister.
Abhilfe bei dem vorhandenen Design

unter welchen Bedingungen?



"Ideal wäre eine separate Massefläche unter dem IC.




Die 2 Kondensaatoren und MC-GND so kurz wie
möglich daran. Quarz so nah wie möglich an den MC.

Nö,
die die beiden 20p, sind wohl eher 22p, direkt an den MC,
der Quarz darf etwas weiter weg sein, als die beiden 22p.
Den GND-Pfad 22p zum MC so niederohmig, wie möglich.


Keine Masse untendurch oder drumherum.

Warum?



Diese Massefläche nur über eine schmale Brücke mit dem
Rest der übrigen Masse verbinden."

nicht allgemein gültig, häufig falsch,
digitale Peripherie benötigt einen niederohmigen
Anschluss an den MC(=Treiber).

p.s.
auch ein Ripple von 100mV darf die Betriebssicherheit des
Controllers nicht gefährden
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