реклама на сайте
подробности

 
 
9 страниц V  < 1 2 3 4 > »   
Reply to this topicStart new topic
> Метрология кварцевого генератора, Какую погрешность частоты вносит схема генератора?
Owl_
сообщение Mar 6 2015, 08:15
Сообщение #16


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 47
Регистрация: 12-12-06
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 23 435



Несколько вопросов к ТС-у:
1. Семейство графиков было получено одновременным помещением генераторов в один термостат или по очереди?
2. Как реализован узел питания генераторов - стабилизатор тоже в термостате?. Проверялось-ли влияние изменения напряжения питания на уход частоты?
3. Что после резитора R1? Есть-ли дополнительная развязка генератора и частотомера?

Я бы еще параллельно ставил опыт с высококачественным резонатором.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
_4afc_
сообщение Mar 6 2015, 09:55
Сообщение #17


Профессионал
*****

Группа: Свой
Сообщений: 1 262
Регистрация: 13-10-05
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 9 565



Цитата(Reanimator++ @ Mar 6 2015, 02:53) *
Плохая стабильность связана с недостаточной отработанностью технологии производства помноженной на микроминиатюрность кристалла (что-то типа 1х0.8х0.03мм..).



Как боритесь с паразитной ёмкостью между дном резонатора и печатной платой под ним?
Под резонатором есть земляной полигон в каком либо слое платы, через сколько мм?
Как соеденины земли конденсаторов с землёй микросхемы?
Конденсаторы NP0?
У каждого генератора своя плата?
Как моете после сборки и сушите?

Возможно выше перечисленное не влияет именно на долговременною стабильность, а только на другие параметры генератора.

PS: Не очень понятно ради чего берётся кристалл 1х0.8х0.03мм, затем рядом ставятся 2 резистора и 2 конденсатора. Даже если отбросить габариты микросхемы, то габариты обвеса будут больше чем мюратовские резонаторы со встроенными конденсаторами.
Или вы просто эти резонаторы производите, а то что для его работы нужен "вагон" обвеса - вас мало интересует?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Reanimator++
сообщение Mar 6 2015, 15:44
Сообщение #18


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 399
Регистрация: 1-01-06
Из: Волгоград
Пользователь №: 12 763



Цитата(Белый дед @ Mar 6 2015, 11:41) *
Вам нужно определиться.
Если нужно измерять параметры резонатора - делайте другой генератор.
Но если делаете тактовые генераторы - логично измерять дрейф генератора вместе с резонатором.
Вообще говоря, частоту последовательного резонанса можно измерять обычным осциллографом и хорошим сигнал-генератором, без всяких активных элементов.

Для генераторов вопросов нет, там метод измерения один. Нужно мерять резонатор.
Тот метод, про который вы говорите описан в МЭК-444 и достаточно требователен к измерительному тракту, притом итоговая погрешность измерения частоты зачастую не лучше 1ppm.

Цитата(Owl_ @ Mar 6 2015, 12:15) *
Несколько вопросов к ТС-у:
1. Семейство графиков было получено одновременным помещением генераторов в один термостат или по очереди?
2. Как реализован узел питания генераторов - стабилизатор тоже в термостате?. Проверялось-ли влияние изменения напряжения питания на уход частоты?
3. Что после резитора R1? Есть-ли дополнительная развязка генератора и частотомера?

Я бы еще параллельно ставил опыт с высококачественным резонатором.

Семейство графиков получалось одновременно в одном термостате.
Влияние напряжения питания проверялось, ЕМНИП 10ppm/V. Использован точный лабораторный БП Agilent с полной погрешностью 10mv, в пределах одного эксперимента дрейф на порядок меньше. Подключение к измерительной плате по четырехточечной схеме. На плате питание подается выделенными слоями земли и питания. (С плавающим БП проходили уже, картинки куда забавнее выглядят).
После резистора немного 50 Ом дорожки и развязывающий буфер. (Вложение 2)
Затем много 50 Ом дорожки и логический вход частотомера.

Более точный резонатор пробовали, получаются более точные картинки. Но это не дает почти никакой информации о погрешности метода.

Цитата(_4afc_ @ Mar 6 2015, 13:55) *
Конденсаторы NP0?
У каждого генератора своя плата?

Возможно выше перечисленное не влияет именно на долговременною стабильность, а только на другие параметры генератора.

PS: Не очень понятно ради чего берётся кристалл 1х0.8х0.03мм, затем рядом ставятся 2 резистора и 2 конденсатора. Даже если отбросить габариты микросхемы, то габариты обвеса будут больше чем мюратовские резонаторы со встроенными конденсаторами.
Или вы просто эти резонаторы производите, а то что для его работы нужен "вагон" обвеса - вас мало интересует?


Такой малый кристалл берется для того чтобы запихнуть его в корпус SMD 5x3.2мм. Или 2х2.5мм. Это и есть тестируемая продукция.

Чисто физически техологический генератор выглядит вот так (вложение 1).
На плате под контактной панелью собрана схема из первого сообщения. Конденсаторы конечно np0. Все это устанавливается в несущую плату, которая подводит питание и забирает выходные сигналы.
Верно, резонаторы производим. Тот обвес который будут ставить потом не интересует, нужно замерить параметры и выдать только годные изделия.
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение
 
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Owl_
сообщение Mar 6 2015, 17:01
Сообщение #19


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 47
Регистрация: 12-12-06
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 23 435



Цитата(Reanimator++ @ Mar 6 2015, 18:44) *
Более точный резонатор пробовали, получаются более точные картинки. Но это не дает почти никакой информации о погрешности метода.


А Вы уверены, что изменение частоты кв. резонатора во времени на начальном участке жизненного цикла несет в себе информацию о поведении кристалла в дальнейшем (пускай даже в оговоренных диапазонах механических нагрузок и климатических условий)? Первые часов 200 вообще нельзя полагаться, что компонент переживет их. Может имеет смысл пытать технологов с целью узнать всю причино-следственню цепочку приводящую к повышенной скорости старения кристалла? И отсюда пытаться разработать метод контроля.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Белый дед
сообщение Mar 6 2015, 18:19
Сообщение #20


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 495
Регистрация: 6-05-09
Пользователь №: 48 727



А еще мне кажется, что в этой схеме мощность рассеивания на несколько порядков больше предельно допустимой.
Схему же никто не считал. И эквивалентных параметров кварца похоже не знают.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Reanimator++
сообщение Mar 6 2015, 20:28
Сообщение #21


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 399
Регистрация: 1-01-06
Из: Волгоград
Пользователь №: 12 763



На надо пытаться решать технологическую задачу.
Мне кажется я много лишней информации рассказал.
Меня интересует метрологическая задача. Для этого достаточно информации из первого сообщения.

Есть объект (кварцевый резонатор), у него есть целевой параметр (резонансная частота), есть измерительный преобразователь (кварцевый генератор), есть выходной параметр (частота на выходе генератора).
Нужно установить метрологические характеристики кварцевого генератора как измерительного преобразователя.

Не нужно привязываться к конкретному резонатору или конкретным измерениям. Не обязательно даже привязываться к конкретной схеме (из 1 сообщения). Если вы можете сказать, что другая схема имеет лучшие метрологические характеристики, то будем рассматривать ее, а эту отложим.

Еще раз задача - метрологические характеристики кварцевого генератора как измерительного преобразователя.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Белый дед
сообщение Mar 6 2015, 20:56
Сообщение #22


Местный
***

Группа: Участник
Сообщений: 495
Регистрация: 6-05-09
Пользователь №: 48 727



По-моему, вы просто уже над всеми издеваетесь.
Почитайте Альтшуллера наконец, чтобы на глупые вопросы не получать аналогичные ответы.
http://www.zipsites.ru/prikladnye_nauki/ot...vye_generatory/
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 7 2015, 14:25
Сообщение #23



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



Я бы попробовал заменить активный элемент. На LVCU - unbuffered.
Подавляющее большинство раскуроченных современных термостатов собрано на NC7WZU04. Один каскад лучше трех. Ибо в Пирсе в основе таки фазовращатель. Ну и кварц должен иметь правильную кривую частота-температура. Если он отнормирован для работы в НУ, то нагревом Вы его можете загонять в область более сильной температурной зависимости.

Например, светло-зелененькая кривая.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rudy_b
сообщение Mar 8 2015, 15:04
Сообщение #24


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 888
Регистрация: 25-09-08
Из: Питер
Пользователь №: 40 458



Вообще-то на серии LVC нельзя так собирать квазианалоговые (ОС через резистор) схемы, мы как-то наехали.

В серии HC верхний и нижний выходные МОП транзисторы слегка приоткрыты и нормально поддерживают аналоговое напряжение.

А вот в серии LVC открыт либо только верхний либо только нижний и поддержать заданный уровень напряжения часто невозможно. Для борьбы с этим нужно подтянуть выход к земле или питанию через резистор, но при этом выходные сопротивления в некоторых точках резко возрастут.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Reanimator++
сообщение Mar 8 2015, 15:49
Сообщение #25


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 399
Регистрация: 1-01-06
Из: Волгоград
Пользователь №: 12 763



Прочитал Альтшуллера. Вот выдержки, где говорится об отклонении частоты генератора от частоты резонатора. (Вложение 1, 2, 3).
Как я понял по сути все сводится к нагрузочным емкостям C1 и С2, которые суммируются с паразитными емкостями активного элемента.
Немного смущает первая формула, где составляющих куда больше.

Нашел подробный анализ генератора по схеме Пирса (с 1 сообщения). Вложения 4,5,6,7.

Там все сводится к тем же самым емкостям С1 и С2. Есть анализ влияния резистора.

Как я понял, мне нужно переключить внимание именно на паразитные емкости активного элемента. Т.е. на на физику их изменения.
Посмотрите, пожалуйста, приложенную документацию и подтвердите правильность вывода.

В итоге хотелось бы получить заключение типа такого:
Цитата
У меня сейчас генераторы с двойным термостатированием сутки держат с точностью не хуже 0.01 ppm, и то это дрейф схемы, а не резонатора.

т.е. оценить влияние схемы.


Во вложении 7 есть данные по уровню возбуждения данного генератора. При резисторе 330 Ом выходит порядка 10-20 мкВт.
Я сколько не пытался, так и не смог измерить реальный уровень возбуждения - нужно делать нормальный активный токовый пробник..

Интересно проанализировать генератор не только для измерения долговременной стабильности, но и для измерения ТЧХ. Во вложении 8 снятая мной картинка ТЧХ.


Во вложении 9 документация на микросхему.
Она содержит именно небуферизованный инвертор для части, связанной с кварцевым генератором. Как я понимаю он может работать в линейном режиме. Поправьте, пожалуйста, если я неправильно понял.

Где почитать про структуру этого небуферизованного инвертора?
Где почитать про паразитные емкости? Про их физику?

Вынужден прерваться на неделю, в связи с командировкой...
Эскизы прикрепленных изображений
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение
Прикрепленное изображение

 

Прикрепленные файлы
Прикрепленный файл  tn30.pdf ( 281.28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 35
Прикрепленный файл  tn31.pdf ( 276.92 килобайт ) Кол-во скачиваний: 57
Прикрепленный файл  tn33.pdf ( 221.73 килобайт ) Кол-во скачиваний: 98
Прикрепленный файл  IC_CRYSTAL_OSCILLATOR_CIRCUITS.pdf ( 82.2 килобайт ) Кол-во скачиваний: 146
Прикрепленный файл  sn74lvc1gx04.pdf ( 776.95 килобайт ) Кол-во скачиваний: 33
 
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Tanya
сообщение Mar 8 2015, 16:42
Сообщение #26


Гуру
******

Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883



Цитата(Reanimator++ @ Mar 5 2015, 23:19) *
Имеем такую картину по изделиям. (вложение 2)
Или такую. (вложение 3)

Я никакой специалист. Никакой не специалист по кварцевым резонаторам-генераторам.
Но скажу. Если Вы используете одну и ту же электронику, то можно из этих двух картинок прийти к выводу, что нестабильность электроники лучше, чем собственно резонатора. Иначе все бы дрейфовало в одну сторону, как на одной из картинок. Если бы была только она, то такой вывод был бы неправильным. Если электроника разная, то... Автор должен знать, чем отличаются картинки (партии).
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 8 2015, 21:38
Сообщение #27



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



http://www.onsemi.ru.com/pub_link/Collateral/AND8141-D.PDF
http://www.ti.com/lit/an/szza043/szza043.pdf

Из реалий жизни.
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1232815
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1233553
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1230569 и соответственно http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1231133
Везде одногейтовая небуфферезированная логика.
В свое время когда Укрпьезо перестали нормально держать с достаточной точностью угол среза, как раз как на картинке 5 гармошка 91МГц, генераторы на их кварцах пошли кто в лес, кто по дрова. Даже в разные стороны при прогреве.

Сообщение отредактировал ledum - Mar 8 2015, 21:49
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rudy_b
сообщение Mar 9 2015, 00:16
Сообщение #28


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 888
Регистрация: 25-09-08
Из: Питер
Пользователь №: 40 458



Цитата(ledum @ Mar 9 2015, 01:38) *
...
Везде одногейтовая небуфферезированная логика.
...

"одногейтовость" -это, ессно, важно. Но я говорил о другом. Это описано в приведенной ссылке (http://www.ti.com/lit/an/szza043/szza043.pdf) на странице 9,
рисунок "ICC vs VI Characteristics of LVC1GU04". В нем есть явные ошибки (ток потребления при нулевом входном напряжении много более штатного
- 10uA Max ICC), но не суть.

Этот эффект очень хорошо виден, если выход подключить через резистор порядка 1 ком к середине питания. Если поднимать входное напряжение от нуля, то на выходе
сначала будет 1, затем плавный переход к середине питания, а вот потом, напряжение на выходе перестанет менятся на каком-то интервале входного
напряжения, и, только потом, оно пойдет к нулю. Это обусловлено тем, что верхний транзистор уже закрылся, а нижний еще не начал открываться.
Т.е. в серединв выходного диапазона выходное сопротивление резко возрастает, а коэффициент усиления падает.

Это легко отслеживается по току потребления микросхемы - при среднем входном напряжении он должен расти до единиц мА (без нагрузки).
Если это так - все в порядке, есть зона, когда оба транзистора открыты. Но в серии LVC( в отличие от HC) - это не так. Возможно, что в специализированной
использованной микросхеме (LVC1GU04) это как-то устранено, но стоит проверить.

Это эффект неприятен тем, что коэффициент усиления нагруженной микросхемы и ее выходное сопротивления зависит от входного сигнала, а величина
этой зависимости, в свою очередь, зависит от температуры, что может приводить к снижению стабильности генератора.

Если нужна высокая стабильность - не стоит использовать логические микросхемы.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
ledum
сообщение Mar 9 2015, 11:03
Сообщение #29



******

Группа: Участник
Сообщений: 3 650
Регистрация: 1-02-09
Из: Киев
Пользователь №: 44 237



Цитата(rudy_b @ Mar 9 2015, 02:16) *
"одногейтовость" -это, ессно, важно.

Я несколько неправильно выразился. Правильнее сказать малогейтовая - Little Logic у Тексасов, TinyLogic у Фаирчаилдов, у Моторолы и NXP тоже есть подобные семейства. Они отличаются от прототипов семейств типа LVC напряжением питания до 5В. Но вот небуферезированные вообще другие. У них прямо в даташите написано, что предназначены для аналоговых устройств и генераторов. Да и схемы применения в даташитах http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74LVC1GU04.pdf , например рис 12 и 13 говорят, что разработчики эти микросхемы больше рассматривают как аналоговые узлы. Ну и в том же Пирсе. Три инвертирующих усилителя с кручением фазы на 540 плюс минус лапоть в стандартном инверторе, или небуфф. с кручением фазы реально 150-170 градусов на частотах выше 10МГц. Потом цепочка ФВ на выходном сопротивлении инвертора и правой емкостью Пирса, далее 2-й ФВ - кварц на индуктивном участке между последовательным и резонансом с учетом паразитной параллельной емкости в кварце (то, что в народе называется областью параллельного резонанса) с левой емкостью Пирса+входная емкость лог. ячейки и монтаж докручивает фазу до суммарных 360 градусов, обеспечивая условие генерации. Конечно, один каскад инвертора выглядит термостабильнее трех. Когда усиления хватает.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
rudy_b
сообщение Mar 9 2015, 11:54
Сообщение #30


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 888
Регистрация: 25-09-08
Из: Питер
Пользователь №: 40 458



Да, возможно (хотя я в этом сильно не уверен) эти детали оптимизированы под работу в аналоговом режиме. Но, все равно, стоит измерить зависимость выхода от входа при нагруженном на середину питания выходе. Меньше будет иллюзий.

У нас как-то стояла задача сделать максимально высокостабильный кварцевый генератор (заказчик хотел кратковременные 10^-12!!!) и мы довольно долго делали разные схемы и смотрели их стабильности. Наилучшим оказался вариант с честным и стабильным аналоговым усилителем. Правда давно это было, таких деталей тогда не было.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

9 страниц V  < 1 2 3 4 > » 
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 23rd July 2025 - 10:29
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01535 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016