реклама на сайте
подробности

 
 
 
Reply to this topicStart new topic
> НЧ кварцы и их применение, из "Проектирование USB аудиокарты"
khach
сообщение Jan 24 2008, 21:53
Сообщение #1


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741



Цитата(MAXvaLL @ Jan 25 2008, 00:15) *
А вы умеете мерять джиттер? smile.gif

Rightmarkом-нет, разве что по уширению пика от эталонного генератора. Но эталон нужен крутой- что-то типа советского вакуумного низкочастотного кварца на диапазон 15-20 КГц с добротностью в пару миллионов и правильный генератор к нему, со стабилизацией амплитуды колебаний кварца на уровне десятков милливольт, что бы не "перекачать" кристалл.
А так обычным хорошим осциллографом меряется по глазковой диаграмме и статистике кроссинга. Текстрониксы и Лекрои видят джиттер переключения CPLD свободно. Генератор на логическом элементе тоже "трясет" неслабо. Лучше всего вел себя генератор на ЭСЛ элементах типа 10116 (50ЛП116) но множить сущности с питанием нехочется, поэтому или надо искать хороший монолитный генератор (гробик) или делать самому на быстрых компараторах. Во времена оно неплохо справлялся генератор на LT1016. А вот психофизика джиттера при прослушивании мне до конца непонятна, хотя она и существует (проверялось слепым тестом на специально поврежденных аудиосемплах).
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Stanislav
сообщение Jan 24 2008, 22:13
Сообщение #2


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987



Цитата(khach @ Jan 25 2008, 00:53) *
Rightmarkом-нет, разве что по уширению пика от эталонного генератора. Но эталон нужен крутой- что-то типа советского вакуумного низкочастотного кварца на диапазон 15-20 КГц с добротностью в пару миллионов и правильный генератор к нему, со стабилизацией амплитуды колебаний кварца на уровне десятков милливольт, что бы не "перекачать" кристалл.
Таких кварцев, имхо, не бывает. Обычное значение добротности на такие частоты - 200-500 тысяч. Если ошибаюсь, не поделитесь ли инфой, какие конкретно кварцы Вы имели в виду?
Максимальную практически достижимую добротность имеют кварцы с частотой основной моды 2-5МГц. Прецизионные генераторы с малым джиттером обычно используют либо основную, либо третью-пятую гармонику таких кристаллов.


--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
SIA
сообщение Jan 24 2008, 22:17
Сообщение #3


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 462
Регистрация: 26-06-07
Пользователь №: 28 723



Цитата(khach @ Jan 25 2008, 00:53) *
Rightmarkом-нет, разве что по уширению пика от эталонного генератора. Но эталон нужен крутой- что-то типа советского вакуумного низкочастотного кварца на диапазон 15-20 КГц с добротностью в пару миллионов и правильный генератор к нему, со стабилизацией амплитуды колебаний кварца на уровне десятков милливольт, что бы не "перекачать" кристалл.
А так обычным хорошим осциллографом меряется по глазковой диаграмме и статистике кроссинга. Текстрониксы и Лекрои видят джиттер переключения CPLD свободно. Генератор на логическом элементе тоже "трясет" неслабо. Лучше всего вел себя генератор на ЭСЛ элементах типа 10116 (50ЛП116) но множить сущности с питанием нехочется, поэтому или надо искать хороший монолитный генератор (гробик) или делать самому на быстрых компараторах. Во времена оно неплохо справлялся генератор на LT1016. А вот психофизика джиттера при прослушивании мне до конца непонятна, хотя она и существует (проверялось слепым тестом на специально поврежденных аудиосемплах).


Пик добротности у кварцев в несколько миллионов, к сожалению, достижим только на частотах порядка мегагерц (безвыводный линзовый резонатор с емкостной связью). Их надо тщательно виброизолировать. Килогерцовые же кварцы в лучшем случае имеют порядка 1Е5. Мощность на них тоже нужно разгонять побольше, чтобы не сказывались тепловые шумы (малая мощность нужна для хорошей долговременной стабильности, но фазовый шум при этом хуже).
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Stanislav
сообщение Jan 24 2008, 22:25
Сообщение #4


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987



Цитата(SIA @ Jan 25 2008, 01:17) *
...Килогерцовые же кварцы в лучшем случае имеют порядка 1Е5. Мощность на них тоже нужно разгонять побольше, чтобы не сказывались тепловые шумы (малая мощность нужна для хорошей долговременной стабильности, но фазовый шум при этом хуже).
Совершенно неверно.
Мощность на килогерцовых резонаторах ни в коем случае нельзя "разгонять побольше", потому, что при этом начинается генерация на паразитных модах, близких к основной, увеличиваются искажения и нестабильность. Кроме того, "уползает" частота генерации. Предельная величина мощности для таких кварцев - порядка 10 мкВт, что соответствует амплитуде колебаний на резонаторе в десятые доли вольта.
Малый джиттер на НЧ получают в генераторах на полевых транзисторах с достаточно большой выходной амплитудой. Некоторые НЧ кварцы сделаны в виде пьезотрансформатора, и имеют отдельную обкладку для снятия сигнала ОС. С такими резонаторами можно применять и биполярные транзисторы.


--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
SIA
сообщение Jan 24 2008, 22:54
Сообщение #5


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 462
Регистрация: 26-06-07
Пользователь №: 28 723



Цитата(Stanislav @ Jan 25 2008, 01:25) *
Совершенно неверно.
Мощность на килогерцовых резонаторах ни в коем случае нельзя "разгонять побольше", потому, что при этом начинается генерация на праразитных модах, близких к основной, увеличиваются искажения и нестабильность. Предельная величина мощности для таких кварцев - порядка 10 мкВт, что соответствует амплитуде колебаний на резонаторе в десятые доли вольта.
Малый джиттер на НЧ получают в генераторах на полевых транзисторах с достаточно большой выходной амплитудой. Некоторые НЧ кварцы сделаны в виде пьезотрансформатора, и имеют отдельную обкладку для снятия сигнала ОС. С такими резонаторами можно применять и биполярные транзисторы.

Лимитирующим фактором в отношении проявления паразитных эффектов является удельная на единцу активного объема колебательная мощность, а не ее абсолютная величина. Приведенная Вами цифра (10 мкВт) совершенно справедлива (в первом приближении) для кварцевых резонаторов с объемом активной зоны порядка 1 куб. мм и менее. Низкочастотные резонаторы, как правило, имеют значительно бОльший объем активной зоны, и поэтому для них допустима бОльшая колебательная мощность.
Кстати, связь между напряжением на резонаторе и его колебательной мощностью неоднозначна и зависит от вида колебаний (через параметры эквивалентной схемы) и используемого резонанса (параллельный/последовательный). На практике, для определения оптимального уровня мощности на кварце как правило, пробуют получить информацию от изготовителя резонаторов, если он достаточно компетентен, или определяют экспериментально по виду спектра.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Stanislav
сообщение Jan 24 2008, 23:20
Сообщение #6


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987



Цитата(SIA @ Jan 25 2008, 01:54) *
Лимитирующим фактором в отношении проявления паразитных эффектов является удельная на единцу активного объема колебательная мощность, а не ее абсолютная величина. Приведенная Вами цифра (10 мкВт) совершенно справедлива (в первом приближении) для кварцевых резонаторов с объемом активной зоны порядка 1 куб. мм и менее. Низкочастотные резонаторы, как правило, имеют значительно бОльший объем активной зоны, и поэтому для них допустима бОльшая колебательная мощность.
Этот порядок максимальной мощности приводится именно для кварцев в вакуумных стеклянных баллонах с объемом порядка сотен куб. мм. Рекомендуемая может быть и меньше.
Для ~1 куб. мм. ("часовых", камертонных резонаторов) изготовитель обычно приводит цифру около 1 мкВт.
Информации по этому вопросу, впрочем, мало. Если есть другие данные - поделитесь, пожалуйста.
В любом случае, превышать максимальную мощность кварца в прецизионном генераторе недопустимо.

PS. Конечно же, макс. мощность не может определяться только объёмом пьезопластины. Она также зависит от добротности резонатора. Ибо критичной в конечном итоге является величина механических напряжений, возникающих в кварце.

Цитата(SIA @ Jan 25 2008, 01:54) *
...Кстати, связь между напряжением на резонаторе и его колебательной мощностью неоднозначна и зависит от вида колебаний (через параметры эквивалентной схемы) и используемого резонанса (параллельный/последовательный).
Несомненно, это уточнение нужно принять.
Но, по моему убеждению, высокостабильный генератор с малым джиттером должен работать вблизи частоты последовательного резонанса кварца, поэтому величину амплитуды привёл именно для этого случая.
Амплитуда собственно выходного сигнала генератора может быть в несколько раз большей.


--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
Go to the top of the page
 
+Quote Post
khach
сообщение Jan 25 2008, 13:23
Сообщение #7


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 439
Регистрация: 29-12-04
Пользователь №: 1 741



Цитата(SIA @ Jan 25 2008, 01:17) *
Пик добротности у кварцев в несколько миллионов, к сожалению, достижим только на частотах порядка мегагерц (безвыводный линзовый резонатор с емкостной связью). Их надо тщательно виброизолировать. Килогерцовые же кварцы в лучшем случае имеют порядка 1Е5. Мощность на них тоже нужно разгонять побольше, чтобы не сказывались тепловые шумы (малая мощность нужна для хорошей долговременной стабильности, но фазовый шум при этом хуже).

Неправильно. Добротность от моды колебаний зависит. Для изгибных балочных с подвеской в узлах волны как раз несколько миллионов и получалось- звенел минуты после выключения питания. Только надо учитывать, что измерительная схема сильно нагружает кварц и садит добротность. Поэтому для измерения амплитуды на "выбеге" мы к кварцу раз в 10 секунд подключались релюхой, меряли амплитуду и снова выключались. Мощность накачки надо смотреть экспериментально по спектру- как начал пик ползти по частоте или уширяться- стоп, хватит. Про паразиты - это не критерий, о них и отстроится можно LC цепью.
По поводу супердобротных кварцев- полусферические кварцевые "чашки" от твердотельных гироскопов имеют добротность от 10 до 50 миллионов, а из лейкосапфира- говорят и еще больше.

Кстати, я самодельной звуковой картой заинтересовался именно для целей спектрометрии- оказалось что профессиональное измерительное оборудование уступает по параметрам аудиофильским примочкам типа RMAA и совреманным звуковухам. Если бы они еще были калиброванными по амплитуде... Ну а писать аудиодрайвер для карты сбора данных чтобы подключит ее к RMAA - это извините бред.

Сорри за оффтоп, может откроем новую ветку по НЧ кварцам где-нибудь и низкошумным генераторам для них?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
DS
сообщение Jan 25 2008, 21:03
Сообщение #8


Гуру
******

Группа: СуперМодераторы
Сообщений: 3 096
Регистрация: 16-01-06
Из: Москва
Пользователь №: 13 250



Выделил из темы про USB.

По поводу кварцев - существует обычный кварцевый материал и специальный. Добротность, похоже отличается на порядок. Для специальных кварцев используется материал двойной кристаллизации, очищенный электрофорезом в расплаве от нежелательных йонов (натрия и т.п.)
Миллионы получаются только для специального материала. Наибольшей точностью должны обладать кварцы в Мгц диапазоне, поскольку для низкочастотных кварцев, даже при приличной добротности, получаются большие значения сопротивления потерь, что отрицательно сказывается на точности.
Еще надо учитывать, что механическое напряжени растет по квадрату от частоты при одинаковой амплитуде колебаний.
P.S. Часовой кварц, кстати, разрушается на воздухе при подаче на него напряжения примерно в 100 Вольт. Соответственно, в вакууме он должен трескаться при напряжениях в 15 - 20 вольт. Что не так уж сильно больше рекомендованных 0.3 вольт.


--------------------
Не бойтесь тюрьмы, не бойтесь сумы, не бойтесь мора и глада, а бойтесь единственно только того, кто скажет - "Я знаю как надо". А. Галич.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 18th July 2025 - 06:32
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01445 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016