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Problemi con oscillatore di Pierce

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto Utenteenbarberis » 23 mar 2016, 19:05

Ciao a tutti!
Mi sto dilettando nella costruzione di un orologio binario utilizzando solo contatori e porte logiche. Ho già fatto dei test creando il circuito su breadboard e tutto funziona come si deve. Per ora il riferimento temporale è dato da un generatore ad onda quadra fatto con un 555 timer, giusto per fare qualche prova.

Per una precisione maggiore ho deciso di comprare un oscillatore al quarzo da 32768Hz in quanto sul libro "The art of electronics" ho trovato questo circuito che fa al caso mio:

Immagine

Ho realizzato su breadboard questo circuito utilizzando:
-condensatori da 22pF anziché 20pF
-come cmos inverter ho usato un SN74HC14N

Avrò rifatto il circuito almeno 20 volte ma non ottengo mai lo stesso risultato. Certe volte oscilla con frequenze variabili tra i 20kHz e i 60kHz, altre volte non succede nulla.
Ho anche provato a dividere la frequenza per in modo da avere in uscita 1Hz ma ho ottenuto nei casi migliori frequenze a circa 0.9Hz (spesso molto variabili).

Purtroppo non dispongo di un oscilloscopio per vedere realmente cosa accade. Con il tester ho ottenuto dati troppo contrastanti per trarre delle conclusioni (duty cycle tra 20% e 99%, valor medi dell'onda quadra da 1V a 5V, etc...)

So perfettamente che è una domanda alquanto generica, ma vorrei chiedervi cosa mi consigliate di fare per cercare di far funzionare il circuito.
Per ora quello che mi insospettisce di più sono le grandezze parassite presenti nel mio circuito. Ho evitato fili lunghi e ho anche messo un condensatore di bypass all'inverter cmos ma non ho ottenuto cambiamenti.

Vi prego di perdonarmi per questa domanda ma non so più dove sbattere la testa.
Grazie in anticipo! :ok:
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[2] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 23 mar 2016, 19:15

Il 74HC14 non va bene perche' e` un inverter Schmitt trigger, deve essere un inverter normale, ad esempio il 74HC06, o ancora meglio serie 4000U (unbuffered).

Sono andato a vedere lo schema, c'e` il simbolo di un inverter normale, non di un inverter con isteresi (Schmitt trigger).
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[3] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto Utenteenbarberis » 23 mar 2016, 19:33

IsidoroKZ ha scritto:Il 74HC14 non va bene perche' e` un inverter Schmitt trigger, deve essere un inverter normale, ad esempio il 74HC06, o ancora meglio serie 4000U (unbuffered).

Sono andato a vedere lo schema, c'e` il simbolo di un inverter normale, non di un inverter con isteresi (Schmitt trigger).


Grazie mille per la risposta :)
Purtroppo non ho i componenti da te elencati. Tuttavia ho appena provato a usare una porta nand con un ingresso costante a 1 in modo da ottenere un not. Purtroppo non ho ottenuto nessun cambiamento.

P.s. il circuito integrato del nand è CD4011BE
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[4] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 23 mar 2016, 19:45

Non sono sicuro di fornirti un suggerimento utile.

Avevo realizzato un circuito simile con un 74HC4060, ma con valori differenti:
Il quarzo era da 14,7456 MHz.

al posto di 10M ohm ho messo 1 M ohm,
al posto di 100k ho messo 22kohm.
L'oscillazione dovrebbe innescarsi meglio.
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[5] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto UtenteAlbertoBianchi » 23 mar 2016, 20:32

enbarberis ha scritto:ho deciso di comprare un oscillatore al quarzo da 32768Hz

Non è che per caso hai comperato un oscillatore invece che un semplice quarzo :?:
Tipo questo per intenderci...http://www.abracon.com/Oscillators/ASFLK.pdf
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[6] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 23 mar 2016, 21:26

Il 4011 dovrebbe andare bene, l'ho utilizzato recentemente con quello schema ma per frequenze più alte (risonatore ceramico) e ha funzionato al primo colpo senza problemi.
Ho utilizzato più volte anche il 4060 con un quarzo da 32768 Hz e valori dei componenti simili ai tuoi e pure non mi ha dato noie.
Come dice Foto UtenteIsidoroKZ è di fondamentale importanza che la porta non abbia isteresi altrimenti si verifica proprio quello che capita a te, la prima volta che realizzai quel circuito anch'io non badai a questa cosa e tribolai parecchio prima di capire dov'era l'inghippo, se ci pensi bene è normale che sia così, la porta deve essere capace di comportarsi come un amplificatore, cioè di trovare un equilibrio a tensioni intermedie quando viene controreazionata, cosa che non può fare se scatta.
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[7] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 23 mar 2016, 23:12

MarcoD ha scritto:al posto di 100k ho messo 22kohm.

Sì, anche meno, anche zero ohm.
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[8] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto Utenteenbarberis » 1 apr 2016, 18:25

Scusate se rispondo solo ora ma non ho potuto avere accesso al circuito fino ad oggi.

Ho provato a seguire i vostri consigli ma non sono ancora riuscito ad ottenere dei risultati.
Ho provato a togliere la resistenza da 100k e a cambiare la resistenza di feedback con vari valori ma non è sucesso niente :(

Ho anche seguito il consiglio di cambiare l'inverter e di usarne uno CMOS senza isteresi. Ho usato un NAND cmos con un ingresso costante ad 1 in modo da ottenere un NOT, ma senza risultati...

Ho pure provato a collegare un NOT con isteresi all'uscita dell'oscillatore in modo da togliere eventuale rumore.
Sembra che non superi mai la soglia in quanto l'uscita rimane fissa a 0V.

Misurando ai capi del cristallo ho ottenito due tensioni di circa 2.5V costanti (se misuro la tensione ac ottengo valori prossimi allo 0). Sembra quasi che tutto il mio circuito non faccia altro che da partitore :/

Per disperazione vi allego anche la foto del mio circuto su breadboard, magari ho fatto qualche collegamento sbagliato. Spero si capisca qualcosa!

Immagine

Vi chiedo scusa di nuovo ma sarà la 50-esima volta che rifaccio il circuito da capo senza ottenere risultati :(
Grazie dell'aiuto :)
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[9] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 1 apr 2016, 20:03

100k non va bene, devi mettere una resistenza da 10Mohm
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[10] Re: Problemi con oscillatore di Pierce

Messaggioda Foto Utenteenbarberis » 1 apr 2016, 20:04

BrunoValente ha scritto:100k non va bene, devi mettere una resistenza da 10Mohm

Ho provato di tutto. 10M, 1M, 100k, 10k. Nulla :(
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