Сабж, давно пытаюсь узнать о том, как правильно возбуждать кварц для обеспечения максимальной стабильности, точности генерации и ухода со временем (ведь если сильно много мощности в кристалл вкачивать - ему должно быть плохо). Кварцы - часовые и средней частоты на первой гармонике (8Мгц и иже с ними).

Во многих случаях можно увидеть просто инвертор с кварцем (генератор Пирса), но неясно, насколько он оптимален и какое наилучшее напряжение... Ну и у меня есть ощущение, что генератор, изначально заточеный под синус должен лучшие результаты давать, чем под меандр, который противоестественнен кварцу...

И наконец - на плате GPS-приемника, увидел крайне необычную разводку вокруг кварца. Есть идеи что это такое и зачем?


Нужно это для термостатированного генератора - хочу исключить другие факторы, кроме температуры и напряжения.
Ссылки на хорошие книги по теме крайне преветствуются.

Наилучший, конечно, вариант специального генератора на транзисторе, когда речь идет о мегагерцах. Генератор с кварцем в обратной связи менее стабилен и больше шумит. Но для уменьшения шумов надо больше амплитуду сигнала на кварце развивать, а от этого он будет быстрее стареть. Так что требования в некотором смысле взаимоисключающие. Вопрос стабильности можно рассматривать только в контексте всего генератора, правильно рассчитав знаки и величины тепературных коэффициентов пассивных элементов, влияющих на частоту.
ДУмаю, на картинке выравнивали емкость для точного попадания на частоту с помощью дорожек, чтобы не пользоваться экзотическими конденсаторами.

Еще:
Справа рядом с кондером последовательный резистор (1К...10К) для уменьшения мощности на кварце.
Вокруг всего хозяйства земляной контур, причем во сех / многих слоях для экранирования с множеством сквозных via на землю для уменьшения антенного эффекта в экранном контуре.

Это LC-контур для раскачки (фильтрации) высших гармоник кварца.

Индуктивность маловата будет. Токи-то в петлях в противоположные стороны текут.

вот несколько статй по осциляторам на кварцах

Мне, наоборот, показалось, что они хотят запуститься на довольно высокой гармошке кварца. И индуктивность дорожки с емкостью на корпус являют собой контур на эту гармошку. Хотя тогда бы резистор был бы абсолютно лишним. И можно было бы ограничиться индуктивностью параллельно конденсатору на входе инвертора. Ну и не будем забывать, что в Пирсе, все, что снаружи инвертора - фазовращатель. Решили увеличить крутизну фазовой характеристики?

Сообщение отредактировал ledum - Feb 19 2012, 19:21

Статьи почитал, там про разводку в "нормальных условиях" - т.е. чтобы внешние помехи не мешали, а о стабильности, ограничении мощности и старении к сожалению ничего нету.




А где можно почитать про такие специальные "генераторы на транзисторе"?
Температурная стабильность - в моем случае не основная проблема, т.к. девайс термостатированный.

У ST интересная статейка попалась
Oscillator design guide

А Вы конкретизируйте задачу. Что Вам критично, гармониковый или фундаментальный, потребление и т.д.
Краем глаза просмотрите темку у нас http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=85414. Важна, как ни странно и серийность. Начиная где-то с 1000 штук в год, Вы уже получаете возможность заказа необходимого кварца на большинстве заводов. Иначе могут быть проблемы, как у нас - то добротность никакая, то срез не тот (конечно хотелось бы SC, и нам, в конце концов удалось его достать, правда добротность не миллион, как у Ульриха Родэ на Синерджи, но сотни полторы тысяч на пятой гармошке есть). Есть ли вибрации, есть ли возможность "старить кварц", в случае, когда Вам нужна долговременная стабильность. Ну и одна из лучших книжек http://www.bgaudioclub.org/uploads/docs/Cr...ger_Matthys.pdf - 5.2МБ. Старенькая, но во многом еще актуальная. Есть статейка http://www.axtal.com/data/publ/ukw1979_e.pdf - тоже неплохая. Справочник "Кварцевые генераторы" Альтшуллер и др. (Елфимов, Шакулин) - 2.1МБ в дежаву. Сотни советских электронщиков-генераторщиков воспитаны на этой книжке. Нормальная вещь до сих пор. У него есть еще одна книжка - "Управление частотой кварцевых генераторов" 3.5МБ дежаву. На любителя. С учетом того, что самым глючным изделием на моем бывшем заводе был Григория Борисовича собственной разработки 265-й гетеродин с коммутацией кварцев, то на бумаге получается гораздо лучше, чем в жизни. С той поры коммутируемые диодами или транзисторами кварцы вызывают аллергию.

Сообщение отредактировал ledum - Feb 22 2012, 08:20

А не делают ли крутые кварцевые генераторы на хороших операционниках?

Все эти схемы на транзисторах на мой юный взгляд выглядят уже не оптимальными. Схемы на логике также приходится отбросить, её поведение при пологих фронтах может быть очень печальным.

Операционники дали бы точный контроль над мощностью, усилением и очень сильно снизили бы остаточное влияние температуры на электронику(если кварц используется в точке с около нулевым температурным коэффициентом) и колебаний напряжения.

на ОУ делают, но не для задач генерации опорной частоты, а при использовании резонатора в качестве датчика...

Вы лучше колИтесь что Вам надо. А то тема кварцевых генераторов слишком обширна.
Что касается генераторов на логике. Один из самых малошумящих генераторов на 100МГц Dr.Drew сделал на двухгейтовой тайнилоджик. Была тема в радиочастотке года 3 назад. С картинками измерителя СПМШ E5052. Опера шумят намного больше. На прошлой неделе в очередной раз убедился, что лучшим формирователем по шумам пока остается формирователь на инверторе (после использования для умножителя получилась самая низкая шумовая дорожка). Лучше любых доступных в Киеве компараторов и приемников с линии. Как у них это получается - не знаю. Оперы пока шумят намного больше. Усиления где-то 3 достаточно для генератора с головой. Зачем больше. Схемы контроля мощности тоже хорошо зашумливают сигнал. Сейчас ни в одном кварцевом генераторе у нас нет ни АРУ, ни диодных ограничителей. Ограничения в активном элементе более чем достаточно. Об этом неоднократно говорил Ульрих Родэ. Хотя остальные упрямо ставят диоды. У кого нет приборов для измерения шумов. Что касается влияния температуры на электронику. Кварцы все равно греть надо. Для основных срезов AT и SC термостабильная точка лежит в районе 50-70 и 60-85 С соответственно.

Они как раз и есть оптимальные. Поскольку предсказуемые. А с температурой вопрос сложный т.к. уход кварца - это только полдела. Частоту определяет вся цепочка реактивностей, включая "виртуальные", возникающие из-за сдвига фаз в активных элементах. Поэтому, чем меньше деталей в собственно генераторе - тем лучше.



Согласен полностью. Когда была задача сделать малошумящий генератор (правда без необходимости добиваться стабильности по частоте), тоже пришел к транзистору безо всяких "улучшений". У меня частоты были 15 - 16 Мгц, поэтому там компаратор лучше пошел, а на 100 - думаю, да AC - наилучший вариант для съема сигнала.