Думаю, что сюда... Если нет - перенесите, пожалуйста.

Уважаемые участники форума.
По долгу службы возникла необходимость создать генератор сигнала с весьма "героическими" параметрами.
Всё бы ничего, если б не их специфичность...

Итак, вводная:
- частота выходного сигнала - 20 МГц;
- кратковременная нестабильность (девиация Аллана) на базе 0,1-5,0 секунд - не более 3*10^-12;
- погрешность начальной уставки частоты - не более +/-2*10^-6, с возможностью регулировки в заданных пределах.
Собственно, это всё. Остальные параметры особо не волнуют.

Что имеется.
- наплатный термостат с двумя термобарьерами и внешней термоизоляцией из пористого материала. Так себе термостатик...;
- возможность приобретения любых необходимых компонентов;
- понимание того, чем отличается прецизинный генератор от "обычного", в части теории и "железа".
Приобретение оборудования для оценки параметров генераторов также возможно.

Собственно, первые же вопросы.

1. Нужен транзистор с бета не менее 100 на постоянном токе, и граничной частотой бета >2ГГц. Малошумящий, с малым уровнем фликкера на 1 Гц и менее (возможно, эта нестабильность по-другому называется).
Фликкера обычно нет даташитах, потому и вопрос. Кто эти параметры выложит - тому я должник.

2. Нужен проверенный поставщик кварцевых резонаторов в партии >1000 шт с параметрами:
- частота настройки - 5 или 10 МГц;
- добротность - не менее 1,5х10^6;
- температура настройки - 75-85 градусов С;
- гармоника не имеет значения. Габарит - имеет.
- SC-срез имеет преимущество (нужна устойчивость к ускорениям и повышенная мощность на кристалле).

Буду умножать, или выделять электрическую гармонику.

На 20 МГц, насколько мне известно, кварцев с такими характеристиками не бывает, но если ошибаюсь, будет отрадно. Там уже, как минимум, 5-я гармоника нужна - это я сказать могу точно...

Ежели кто может помочь советом - буду премного благодарен.
И ещё - не сочтите за невежливость, но надеюсь только на квалифицированное участие. Соорудить трёхточку могу, муделятором не пользуюсь, и прошу не объяснять, как это нужно делать.
Благодарю за понимание, и заранее спасибо.

ЗЫ. Схемные решения могут быть интересны, если они не содержат объёмных компонентов. В любом случае, нужно делать оглядку на условия.
Но, вообще говоря, это даже не вопрос, так что прошу особенно не заморачиваться..

Действительно, ваши требования больше подходят резонаторам на 10 МГц, но возможно и на 20 МГц где-то близко будет. С номером гармоники и срезом вы абсолютно верно подметили.
Вижу Вы много проштудировали материала и наверняка встречали омскую фирму Magic Xtal. С ходу, без опыта работы, "переплюнуть" характеристики такого генератора, как MXODR будет сложно. Прошу заметить, я не говорю невозможно. Но если Вы чувствуете в себе силы, можете заказать у них отдельно резонаторы, просто мало кто об этом знает. Вообще фирм, поставляющих отдельно резонаторы на большую мощность, днем с огнем не сыщешь. Можно поинтересоваться у Dr.Drew.


Большое усиление не нужно, даже вредно. А так, классика жанра - NEC NE68533. Для частоты 0.9 ГГц фликкер показан на рисунке ниже (по измеренным хар-кам, не мной), для 10 МГц понятно меньше будет, надо моделировать, Modelithics в помощь.

Нет, к сожалению, эту фирму не знал.
Из отечественных знаю Морион и Вектрон. Но их генераторы возможности использовать нет - дороговато. А термостат для генератора - бесплатный, там датчики уже и так стоят.
А так - дивайс вполне себе зачотный. Что-то подобное и надо соорудить. Долговременная стабильность при этом не волнует, так что буду качать кварц на всю катушку. Разрешённую, конечно.
За информацию - спасибо. Буду узнавать.
Хотя, я больше не буржуинов рассчитываю, если честно...

Ещё раз спасибо. Если режут двухповоротные - будет большой сюрприз.
Правда, нужна стабильность параметров, а у нас с этим всегда было не гут.

Обязательно поинтересуюсь. Сейчас направил запросы нескольким фирмам, ожидаю ответа.
http://www.crovencrystals.com
http://www.bliley.com
http://www.conwin.com
http://www.laptech.com

Дело не в усилении, а во входном сопротивлении, если делать схему с ОК (буду пробовать различные трёхточки, и не только).
Благодарю за совет. Пока что заказаны BFS481 и BFR340F, а также малошумящие аудио (100 Мгц), на всякий случай.
Этот тоже закажу, наверное; буду сравнивать. При токе примерно 2-3 ма.
Моделировать особого смысла не вижу. В моделях транзисторов интересующие меня параметры вряд ли представлены корректно.

График хорош, но, к сожалению, интересующую меня область не затрагивает.
По всему, вряд ли подойдёт - слишком велик фликкер, пусть даже и на гигагерце. На 10 МГц в 10 раз лучше не станет...
Всё равно спасибо ещё раз.

Я не представляю, как Вы собираетесь делать двойное термостатирование в меньших габаритах. Прошу заметить, у Мэджика первый контур подогрева - непосредственно самого кристалла (IHR - internal heating resonator). А раз уж упомянули Морион, то должно быть понятно, что цены у них немного поскромнее.


Со стабильностью и повторяемостью как раз все в порядке. Это как раз тот случай, когда от буржуинов приходиться бежать - мало того, что параметры посредственные, так еще цены дерут, причем за селекцию придется доплатить.

Разбирал как-то Timekeeper от Wenzel 10 МГц. Одна плата со всеми компонентами нагревается термостатом и помещается между двумя теплоизолирующими половинками корпуса термостата. Потом все это засовывается в металлический кожух и запаивается. Почему бы сразу не нагреть генератор с элементами термостата и прочей фигней сразу одним нагревателем? Придется, правда, грамотно выбрать компоненты и нарисовать плату поменьше. Сейчас это решаемо. Из специфического - стабильность. Недавно у MXtal появился MXO37/R с подходящим уровнем, но дорогой, собака. Тут придется повозиться с подбором транзистора и настройкой. Может, вообще BC847 взять?

Насчёт габарита - лажанул, поправился уже. Цена неприемлема, к сожалению.
Даже морионовская не подходит. Надо, чтоб почти "забесплатно".
Естественно, ни о каком двойном термостатировании речь не идёт. Но шубу можно сделать даже потолще, чем в большинстве OCXO.


Информация очень интересна. В Croven мне цену загнули так, что не поверил - пришлось переспрашивать. Повторного ответа жду вот...


Да, так и хочу делать.
Тепло выделять прямо медью дорожек. Плата там многослойная всё равно - пару слоёв под нагрев пустить. Технологи ничего криминального не усмотрели, но пока и не пробовали. Время покажет, насколько такой подход оправдан.
Сейчас на плате мы формируем пятак с двумя термобарьерами. На пятаке - инерциальные датчики, а греем резисторами. Потом это заклеивается пористым теплоизолятором толщиной примерно 1,5 см.


Не пойдёт. Сопротивление базы велико, да и частотные свойства не ахти...

Модель модели - рознь. Если из даташита брать, то там действительно ничего путного по фликкеру нет, а если модель была составлена с отдельным измерением фликкер-шума, то стоит попробовать. От лишнего десятка макетов и разочарования точно избавит.


Станет, преобразование фликкера из постоянки в переменку (AM-PM) напрямую зависит от величины нелинейных емкостей база-коллектор, база-эмиттер ... в зависимости от схемы.


Фликкер-шум от сопротивления базы слабо зависит. BC850 уже относят к ultra-low, ВС847 вполне ахти может быть.


И еще низкопрофильный MXO37/14L - это в копилку VCO по теме микроминиатюризации OCXO, только сегодня заметил.

Хорошо, тогда, может быть, подскажете конкретные модели малошумящих транзисторов, в которых учтён этот фактор?

Ну да, так ёмкости никуда не денутся...
Кроме того, есть ещё и нелинейность перехода.
Другое дело, что они будут шунтированы кондёрами, только это и обнадёживает. Есть мысль, как от нелинейной ёмкости коллекторного перехода избавиться.
Я ещё стабилизацию режима транзистора предусмотрю. Возможно, кратковременная стабильность улучшится, но может и нет.

Попробовать можно, такие у меня есть. Но рекордсменами по шуму они никогда не были.
Хотя, Вы, вероятно, правы - здесь собственно не шум важен, а именно кратковременная стабильность, которую шумом назвать можно лишь с большой натяжкой.
Но граничная частота всё равно слишком мала...

Смотреть здесь. Отдельно выдернуть не представляется возможным.


Ох, большое поле для творчества. Но для 10 МГц можно не беспокоиться, достаточно низкая частота.

Генератор можно сделать на не- буфферизированной логике.
Делал генераторы на 20,48 МГц на логике и транзисторах, посмотрите, может что пригодится.
Схема кварцевого генератора (кварц 20,48 МГц 1-я гармоника) на логике:
http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?a...mp;d=1365189639
спектр сигнала и фазовые шумы генератора, две методики измерения:
http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?a...mp;d=1366402733
http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?a...mp;d=1366403415
Фазовые шумы кварцевых генераторов на 14 МГц, в зависимости от режима работы, соотношения емкостей в трёхточке, транзисторы разных типов «показывали» практически одинаковые фазовые шумы. Где то был спектр NE85633, почти такой же.
http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?a...mp;d=1301489113
Цена транзисторов:
NEC NE85633 приобретал за 2 доллара штука, 2N3409G за 50 копеек штука.

Такие схемы с логикой нормоконтроль в приличных местах заворачивает.

А по поводу "сделать генератор в термостате на плате с датчиками".. будет интересно, как вы сумеете организовать производство таких устройств. Вот представим, что при производственном тестировании генератор на конкретном экземпляре платы с датчиками не удовлетворяет требуемым характеристикам.. так всю плату с датчиками и выбросите в помойку?

Чем хорош покупной герератор OCXO/TCXO и т.п. - тем, что произволитель несет ответственность за параметры на выходе. кристалл, транзистор, катушка и прочие компоненты, а также схема в сборе прошли процедуры производственного тестирования. Какова стоимость этой процедуры и сколько готовых генераторов ушло в утиль, вы не знаете (судя по вопросам, вы никогда не работали в компаниях-производителях прецизионных генераторов. максимум - использовали готовые изделия, цокая языком на "дороговизну стульев для трудящихся всех стран"). это просто заложено в отпускную цену, которая, скорее всего вас и побудила затеять всю эту канитель. в конце-концов маленькая плата с десятком недорогих компонентов - несоизмеримо меньшая трагедия, нежели большая плата с датчиками.

Если же вопрос серийного выпуска не стоит, то не понятно, зачем так витьевато усложнять себе жизнь. А если стоит, то тоже не понятно. Попробуйте в размышлениях о целесообразности вашего технического решения хоть поверхностно задуматься о бизнес-модели производителей генераторов. я полагаю, что лень и низкая квалификация разработчиков целевых устройств - это далеко не основные факторы, на которых этот бизнес живет.

На EdaBoard еще была ветка. По нашим расковырянным мишкам, фирмы типа Вензеля предпочитают BFR92/BFR93.

vhk, шумы далеко не айс для небуферизированной логики, после деления 100 МГц и то лучше выглядит

В результате фликкер имеем у:
AT-41511 Аваго
NE68519, NE68533, NE851M13, NE85633, NESG3031M05 от NEC/CEL
и MMBFU310LT1 от Моторолы в смысле Онсеми (кстати тоже вариант - много малошумящих генераторов делалось на J310)
и все. Специально перерыл большую часть Оркадовских библиотек, а это 3 уровень спайс моделей, - тишина. Af и Kf по умолчанию или вообще нет.
То vhk. Сергей, здесь больше интересует вариация Аллана, чем ФШ. На 0.5с+ уже вроде просто так не пересчитать. На малых временах (до 1 мс) как-то пересчитывали
А, еще по виброустойчивости, порадовала картинка, кстати чем еще и не термал барьер? Это фильтр из Хьюлетт Паккарда 8662A, чувствительный к вибрациям так ставился.


Сообщение отредактировал ledum - Jan 19 2014, 17:08

Выглядит не хуже, посмотрите внимательно на уровни шумов и условия измерения.
При измерении не была включена кросс корреляция 100, как в вашем примере.

Сообщение отредактировал vhk - Jan 19 2014, 17:54

Жаль не могу привести шумы исходного генератора, но кросс-корреляция во фликкер зоне ничего не давала, большей частью было стремление получить более ровный график. А добротность резонатора на 20 МГц должна быть в разы выше и в основном определяющей ближние шумы.