Taktoszillator

Der Taktoszillator sollte als Quarzoszillator ausgeführt sein, da nur dieser eine ausreichende Stabilität bietet. Die Anforderungen an das Taktsignal sind je nach Mikroprozessor unterschiedlich und dem Datenblatt zu entnehmen. Besonders sei darauf hingewiesen, dass manche CPUs eine bestimmte Minimalfrequenz (!) benötigen. Die verwendbare Maximalfrequenz hängt von der Art der eingesetzten Bauteile, dem Platinenlayout und natürlich dem Design der Schaltung ab. Üblicherweise kommen aber so kritische Kriterien wie Platinenlayout und Design erst zum Tragen, wenn die angestrebte Frequenz über 10 MHz liegt.

Zur Herstellung des Oszillators kann man verschiedene Verfahren verwenden. Die generell einfachste Methode besteht darin, einen integrierten Quarzoszillator einzusetzen, der sowohl den Quarz als auch die nötige Steuerschaltung in einem Gehäuse vereint. Diese Oszillatoren liefern ein symmetrisches TTL-Signal an ihrem Ausgang und können daher mit den meisten Mikroprozessoren direkt verbunden werden. Der Einsatz eines integrierten Quarzoszillators empfiehlt sich besonders bei höheren Frequenzen (über 8 MHz). Ein Nachteil dieses Oszillators besteht darin, dass er bis zu einem Faktor 20 teurer sein kann als folgende einfache Lösung.

Für niedrige Frequenzen (z.B. 3-16 MHz) kann man auch einen Inverter (7404 oder 7400) einsetzen, dessen einzelne Elemente mit dem Quarz wie in folgender Abbildung verschaltet sind.

Taktgenerator: Quarz und Inverter

Dabei werden zwei Inverter mit je einem Widerstand so stark gegengekoppelt, dass sie als invertierende Analogverstärker arbeiten. Hängt man über beide Inverter einen Quarz, so schwingt dieser mit der Resonanzfrequenz. Ein weiterer Inverter, der nun als normaler digitaler Inverter arbeitet, formt aus der Schwingung ein TTL-Signal. Diese Schaltung ist im Frequenzbereich 3-16 MHz einsetzbar. Besonders ist darauf zu achten, dass für den Inverter ein normaler TTL-Typ verwendet wird.