2020年8月28日金曜日

STM32でDCC/DDCを作る方向で (39) STM32F205でHSE 24MHz発振せず

告知です.
コミケ99にて当社のDDC/DACを頒布いたします.
  日付   2021年12月31日(金) 東地区 テ-40b  東5ホール
  サークル名    bangflat
コミケにお越しの際はお立ち寄りいただけますとありがたいです.
商品紹介ページを作りました.
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STM32でDCC/DDCを作ろう!         INDEXページへ

STM32F205に、今までは16MHzの外付けXTALをつけていました.これを24MHzに変更したい.部品削減のためです.

16MHz XTALは問題無く発振して使えます.しかし24MHz XTALをつけると発振しません.STM32F205の発振回路の最高周波数は25MHzなのでspecは満たしていますけど24MHzだとキツさがあるのでしょう.XTALの素性は知りません.中華製XTALです.

プリント基板のアートワークに若干問題があるのは承知していますが、外付けCやRを色々な定数で試してみたけどウンともスンとも言わない.

これは本格的なトラブルですぞ.量産ラインが屍累々になるパターン、おぞ~

24MHzの外付けはやめちゃおう.内蔵CR発振器を使うことにしようそうしよう.

今宵はここまでにしたく思います.

かしこ

13 件のコメント:

  1. X'tal不良はないですか?機械モノですから結構壊れますよ

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    1. そのへんは抜かり無く。その程度でハマる下級技術者じゃないんでね。

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    2. >X'tal不良はないですか?
      コレ書こうかと思ってたら、先に書かれてしまったw

      >そのへんは抜かり無く。
      まぁ、その辺に余ってる「HC(T)04」辺りで試せばいいだけですものね!
      ※これで動いたなら、(多分、動いてるんでしょうが・・・)
      1.STM32F205の発振回路のゲインが低い
      2.水晶のQが低い
      3.その両方
      が、原因なんでしょう。

      ※ゲートIC単体だと「すごくゲインが高い」から、「安物低品質水晶」でも、
      結構発振しちゃうんだよな・・・(温度試験すると、止まることありますがw)
      「水晶のQ」は、「専用の機械(ネットワークアナライザとかでもいいけど)」
      がないと測れないんで、素人には手が出せないですし。

      >機械モノですから結構壊れますよ
      確かに「落とした」だけで、Qが下がって使えなくなった、は、ありますからね。
      ※中華製だと、よくあることかもしれません・・・


      >これは本格的なトラブルですぞ.量産ラインが屍累々になるパターン
      私も、量産機種の設計をしてたことがあるんで、よくわかります。こうなると、
      ・工場からは、電話が鳴りっぱなし
      ・上司からは、「早く何とかしろ!!」の、怒号が響く
      ・特に「誰かから引き継いだ素性のわからない仕事(大概ヤバいやつ)」だと、
      担当者本人も「なんでそうなるかわからない?」ので、もう
      あたふたするだけしかない・・・(当然、昼も夜も休みも無くなる・・・)
      ってなりますからねぇ・・・

      >プリント基板のアートワークに若干問題
      今更ですが、24MHzだったら、オーバートーンだと思うんで、
      基本波(8MHz?)で、発振してませんか?それ以前の問題?

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    3. >工場からは、電話が鳴りっぱなし

      ひぃぃっ、、、気温が涼しい朝のうちは発振するとかあって、発振回路のトラブルは絶滅必至.手かざしで治るとかも.出荷停止でよろしく.

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    4. オーバートーンはどうなんだろ???
      LSI内蔵の発振回路ってオーバートーンできるのかしら? タンク回路で強制的に3倍周波数にロックしないとオーバートーン発振ってしないのかしらと思っています.真実は知らないんですけどね.

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    5. 24MHz xtalのとっかえひっかえは当然試行済.他機での発振も確認済.自機でも特殊なkickoffをかますと24MHzで発振します.死亡時は起動せず0Hzをkeep.

      アートワークの不備は、AGND pinとの距離を至近にというdesign guideをやや逸脱しています.アートワークは修正可能ですけど、だからといって量産移行する気になりません.上で書かれたように電話が鳴りっぱなしになる気がします.外付けにこだわるなら発振子→発振器に変更します.

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  2. >オーバートーンはどうなんだろ???
    記憶があいまいだったんで、ちょっとググりました。

    https://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/mame/46.html
    >一般的に30MHz以上のものは基本波ではなく、3f0または5f0等の共振点を利用することがあり、これを「オーバートーン発振」と言います。
    ※昔は、機械加工の限界で「10MHz以上はオーバートーン」と思ってたのですが、
    今は30MHzでも、基本波で発振できるんですね。

    http://www.fidelix.jp/technology/overtone%20osc.html
    >これを基に3倍オーバートーンにするには基本波で発振させない工夫が必要となります。
    それは3倍オーバートーンの周波数に合わせたLC並列共振回路の挿入です。
    ※やっぱり、タンク回路を入れないと、オーバートーンは無理なのか・・・
    ちなみに私は「80MHz」の刻印のある水晶までは見たことがあります。
    (おそらくこれは、指定回路(ジャンクだからそんなの無かったけど)でないと発振しない
    やつだと思います)

    https://jp.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/crystal-oscillators-guide
    >意外に知られていないことの一つに、発振開始の直流条件があります。
    これ、私も知らなかったです。いつも「メーカー指定回路」でしかやったことなかったんで。
    ※LSIメーカー指定回路だと、水晶の型番(かなり細かいところ)とかまで指定されるので、
    それをそのまま動かしてた。
    ※おそらく、この辺を考慮してのことだったんですね

    そう考えると、「中華水晶」なんて最初からNGだな。量産に使うなんて「地雷」以外の何物でもない。
    日本だと、「LSIメーカor代理店」が、ちゃんと「水晶発振子メーカー」を呼んで、
    話付けてくれたものです。(勿論、これは量産設計の時の話です)
    ※対中国だと「そこまで言うなら、ウチの商品使わないでくれ。他を当たれ」
    (まぁ、これはこれで、妥当なことですが・・・)って言われて終わりそうw

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    1. なにかと死亡遊戯ですねw 命がいくつあっても足りない的な、あははー

      チップ抵抗一本削減するほど熱心なコストダウン担当者であっても、なぜか発振器→発振子への変更はしないというミステリー.

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    2. RSの発振開始時のDCVの件はおもしろいですね.「わかってきた」と書かれているので新しい知見なのでしょうか.いやはやおもしろい.

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    3. 通常は、
      「水晶振動子には、分極による経年劣化の恐れがあるので直流を加えないでください」
      なんですけど、「発振開始時」だけは、特別という・・・

      ※まぁ確かに、いわゆる「発振回路」は、どこかにきっかけがないと「発振」しませんからね。
      ノイズゼロの、「理想的な電源」だと、発振しませんw。 なので実は、教科書の回路(理想的回路)「ホントにまったくそのまま」だと、実は回路は動かない。
      ※現実の回路は、どこかが「不平衡」だったり「ノイズがのってる」ので、回路がちゃんと動くのだ、と習いました。

      >「わかってきた」と書かれているので新しい知見
      まぁ、このあたりは、「インバータで発振回路」特有のことなんでしょうね。

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    4. 「おいっ、目を覚ませ!」
      バシッ (平手打ちの音)

      ↑映画のこういう場面と水晶さんは同じなんですね.しかし直流印加とはグーでパンチしてるみたい....

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    5. >しかし直流印加とはグーでパンチしてるみたい....
      っていうか、「直流分」は、勝手に解消することはないはずなので、
      その辺はどうなんでしょうかね・・・?
      ※まぁ、インバータの入力波形と出力波形を見比べればわかる話ですが。
      5mV~200mVって、結構な電圧だと思うんだけどな。それ用に、特別な水晶を作ってんでしょうかね?

      https://jp.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/crystal-oscillators-guide
      >この回路はシンプルなこともあり、「つなげば動く」と考えがちです。しかし、この回路の動作はアナログです。それに加え、水晶という機械振動素子が回路中に在ることなどの理由から、幾つもの配慮が必要です。
      やはり、アナログ回路は奥が深い・・・

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    6. 200mVは大き目ですよね.水晶さんエビ反り状態w

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