Не вижу странностей, за исключением изрезанности, на которую не обращаю внимания. Среда моделирование - AWR, только по причине простоты работы и большого числа вариантов вычислительных ядер. Криптованный текст по всем признакам содержит полную модель: есть зависимость от уровней напряжения по входу/выходу, зависимость от напряжения питания, сильно отличаются по усилению буферизованная и небуферизованная логика, в буферизованной значительно ниже выходное сопротивление и больше задержка. Криптование как раз и было придумано, чтобы иметь возможность полнофункционального моделирования без посягательств на интеллектуальную собственность, других сейчас не дают.

Я уже писал об этот тут.
Но, похоже, не услышали. Попробую еще раз.
Вытащил честную (аналоговую) PSpice модель стандартного небуферированного инвертора серии LVC, немножко подчистил лишее
(убрал входную защиту и цепочку положительной ОС на выходе) и получилось вот что
 LVC_3.3v_Inp_OutputGrf.pdf ( 19.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 107

Использовал 2 инвертора. Один без нагрузки на выходе, другой нагружен через 150 ом на среднюю точку питания. Питание штатное - 3.3В.
На входы обоих инверторов подается линейно нарастающее напряжение. Сравнивая напряжения на выходах нагруженного и ненагруженного
инверторов несложно вычислить выходное сопротивление.
На нижнем графике - входное напряжение (Vinp) и выходные напряжения нагруженного (Vout_150 om) и ненагруженного (Vout_XX) инверторов.
На верхнем графике - рассчитаное выходное сопротивление инвертора.
Видно, что при приближении к средней точке (линейной зоне) выходное сопротивление растет и достигает 1.3 кОм. А на краях оно менее 100 Ом.

Это сильно не похоже на ваши данные. Я эту зависимость смотрел на реальных деталях, подробностей уже не помню, но очень похоже.
А у вас, судя по всему, на вход подаются импульсы с полным размахом и выходное сопротивление вычисляется как средняя температура по больнице.

Будьте аккуратны в своих высказываниях. При оценке входного и выходного сопротивлений мощность сигнала была -40дБм, и результаты получались близкими к моделям других производителей. AWR считает импеданс, как отношение комплексных напряжения и тока на определенной частоте. При всех измерениях, смещение на входе задавалось дискретно и через достаточно большую индуктивность. Питание - 5В.

Ранее приводил разбор схемы ГК известной фирмы. В качестве выходного буфера там использовалась небуферизованная логика, аналогичная LVC, с включенным последовательно резистором 15 Ом и фильтром. На выходе (100 МГц, более яркая кривая) такая схема дает порядка 10 дБм мощности на нагрузку 50 Ом - это примерно 2 В p-p размах напряжения. При питании 4.3 В такую мощность можно развить только в случае низкого выходного сопротивления (~20-30 Ом в среднем), что хорошо согласуется с результатом моделирования.

Посмотрел сегодня в измерения из 1-го сообщения.
В каждой точке выполнялось 5 измерений длительностью 4 секунды. Девиация на всем протяжении измерений была равна 1-2 ppb. (точнее не могу сказать, округлили). Т.е. график будет прямой шумной линией.

Алгоритм измерения частоты примерно следующий. Создаются временные ворота равные длительности измерений.
Затем они синхронизируются с фронтами сигнала измеряемой частоты. Количество целых периодов сигнала, попавших в эти ворота считается счетчиком. Затем производится заполнение этих ворот высокочастотным сигналом опорной частоты. Количество попавших импульсов считается другим счетчиком. Показания счетчиков делятся друг на друга, это и есть отношение частот. Погрешность - +- 2 импульса частоты заполнения.

Стенд свой, вот картинки.

Reanimator, "любое постоянное смещение" создаётся элементами схемы с неизвестной стабильностью - Вы отдельно, без кварцевого резонатора, эти элементы проверяли? Их характеристики Вам известны?
Основная цель разработки схемы генератора с кварцевым резонатором состоить в создании условий и режимов работы генератора, при которых:
1. Мощность сигнала положительной обратной связи, проходящей через кварцевый резонатор, должна быть минимальной;
2. Долговременная стабильность определяется ТОЛЬКО физическими характеристиками кварца.
rloc - "Основная идея была - показать, что для измерения долговременной нестабильности нужно сделать коэффициент связи с резонатором как можно меньше - в этом основное отличие от схем, когда пытаются достичь минимальных фазовых шумов. И есть специальные схемы включения резонатора, дающие возможность гибкого варьирования этого коэффициента. В этом случае окружающая схема перестает влиять и нет разницы, что было использовано в качестве активного элемента."
'Reanimator++' - в Ваших схемах энергия, которая проходит через кварц, не измеряется и заведомо принимается на веру её оптимальное значение. Вы, как мне кажется, на уровне интуиции это понимаете.

"...вариант с честным и стабильным аналоговым усилителем..." - в цепи ПОС. Кварцевый резонатор работает на минимально возможном уровне энергии на обкладках резонатора.

Сообщение отредактировал VNS - Apr 22 2015, 08:35

Поясните пожалуйста, как с усилителем контролируется мощность? Или это определенная схема включения, не зависимая от активного элемента?


Серьезный у Вас стенд.


Сразу уточню, долговременная стабильность счетчика заведомо выше? По поводу интервала измерения хотел узнать, сколько минимально времени необходимо для определения долговременной стабильности? Но вижу у Вас методика не совсем точная, быстрее померить не получится. В идеале хорошо бы посмотреть на график девиации в зависимости от интервала измерения: 0.01 с, 0.1 c, 1 c, 10 c, 100 c ...

По поводу уровня рассеиваемой мощности - для данного типа испытаний рассеиваемая мощность выбирается исходя из характеристик резонатора, возможно ближе к номинальной. Известно, что старение резонаторов в активном и в пассивном режиме отличается (есть данные в статьях). Наиболее правильными считаются именно испытания в активном режиме.
К сожалению непосредственно измерить рассеиваемую мощность у меня не хватило возможностей, поэтому выбиралась она на основе чужих расчетов и, как вы верно заметили, более на интуитивном уровне.

По поводу стабильности элементов - по резисторам и конденсаторам характеристики приведены в их документации, и если верить расчетам генератора из статей, которые я приводил, то их влияние на результат пренебрежимо мало.
Гораздо более интересен активный элемент. Про него я ничего не знаю. Хорошо что пришли люди, которые в этом понимают, дожидаюсь от них какого-либо вердикта.

Вообще постоянное смещение создается даже механическим зажимом для резонатора. Например, вставлять другой стороной нельзя - емкости выводов немного разные. И даже просто от установки к установке одной и той же стороной частота уже отличается. Очень тонкая это величина.


Долговременная стабильность опоры на несколько порядков выше. На втором фото внизу можно разглядеть рубидиевый стандарт частоты.
Я понял про какую зависимость от времени вы говорите. Для всех цифр кроме 100 секунд я проводил измерения и везде девиация в точности соответствует методической погрешности d ~ 2 / (fзап * tизм). Частота заполнения, как я уже говорил порядка 200 МГц. 100 секунд не могу измерить, не хватит разрядности счетчиков (32 разряда у меня).
Стенд, кстати, полностью моей разработки.

К сожалению пропустил, где Вы говорили о зависимости от времени накопления. Если девиация до 100 с продолжает падать, значит еще не дошли до частотной стабильности. Согласно рис. 3 нижеследующего документа, "блуждание" частоты начинается с некоторого достаточно большого периода накопления:
W.J. Riley, Handbook of Frequency Stability Analysis, NIST Special Publication 1065
Для 100 с накопления и более не нужен счетчик с большой разрядностью. Предположим, за 4 с есть возможность с достаточно большой точностью померить частоту, тогда весь интервал измерения нужно разбить на несколько, для 100 с - на 25 частей, и согласно формуле квадрат дисперсии будет выглядеть как:
d^2 = [(f2-f1)^2+(f3-f2)^2+...+(f25-f24)^2]/(2*24)
или лучше с перекрытием
d^2 = [s1^2+s2^2+...+s17^2]/(2*17) , где s1 = [(f5-f1)+( f6-f2)+(f7-f3)+(f8-f4)]/4 , s2 = [(f6-f2)+ ... и т.д.
Интервал перекрытия определяется экспериментально, чтобы частоты были как можно более независимы между собой, более гладкая кривая.

P.S. Поправил вариант с перекрытием. И термостатирование надо внимательно проверить, не должно быть систематики, по графикам из первого поста.

Наилучшим активным элементом считаю туннельный диод (ТД). Есть информация, к сожалению, на бумажном носителе.
Кроме активного элемента необходима индуктивность на керамическом каркасе. Если рубидиевый эталон для Вас не проблема изготовить, то с такой катушкой у Вас тоже не будет затруднений.
Для упрощения диалога сообщите доступную элементную базу по названным ТД.
Возможно, нужно проверить конструктив самой платы генератора, если не возражаете...

В чем его преимущества?

Минимальные габариты и число элементов в схеме с его применением.

Насколько это важно в данном случае? Как контролировать мощность? Нагруженную добротность? Как повысить крутизну отрицательного сопротивления, если понадобится скомпенсировать несколько больше потерь в резонаторе?

Мощность контролируется косвенным методом путём расчёта режимов ЭКВИВАЛЕНТНОЙ схемы генератора. Нагруженная добротность задаётся коэффициентом включения кварцевого резонатора (КГ) в контур и величиной нагрузки. Собственная добротность и другие характеристики КГ определяется по стандартизированной методике. Выбор типа ТД определяет значения отрицателного сопротивления.

Нарисуйте пожалуйста упрощенный вариант схемы (без учета паразитных элементов) с расчетом номиналов и выбором ТД, чтобы получить на резонаторе мощность около 10 мкВт и нагруженную добротность около 0.9 от ненагруженной, при допустимом диапазоне эквивалентных сопротивлений резонатора от 5 до 120 Ом.