Подскажите почему неполучается стбильный генератор. Опции

[Илья_]

Собрал генератор такой как описан в 5-ом посте в ветке ( http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=41321&hl= )

Взял микруху 74АС00 два кондера по 22 пФ, резистор 1 МОм, и еще один на 2,2 кОм на выход "И-НЕ" и карцевый реонатор на 16 МГц.


И наблюдаю нестабильную генерацию на частоте 63. 45 Кгц. Уменьшил резистор с 1 мегома до 100 кОм
получил частоту ~ 670 кГц и так далее до частоы 20 МГц при обоих резисторах 2.2кОм.

Подскажите отчего так получается????

И как постоить стабильный генератор.

P.S.: Пробовал построить схему мультивибратора (из двух "И-НЕ" ) получил все равно ~65 Кгц.
Пробовал другие кварцы - 8 и 20 МГц. Тоже самое. Значит дело в микросхеме ??? Или нет?

[Alex11]

Не будет работать генератор на одном инверторе на 16 МГц. Берете 2 последовательных инвертора, лучше обычных ТТЛ или ТТЛШ серии, включаете последовательно, шунтируете каждый сопротивлением по 470 - 1000 Ом, с выхода второго на вход первого включаете кварц (совершенно стандартная схема). Работает всегда и везде на частотах от 1 до 50 МГц.

[Stanislav]

Собрал генератор такой как описан в 5-ом посте в ветке ( http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=41321&hl= )

Взял микруху 74АС00 два кондера по 22 пФ, резистор 1 МОм, и еще один на 2,2 кОм на выход "И-НЕ" и карцевый реонатор на 16 МГц.

Уменьшите сопротивление резистора, того, который 2,2 кОм, раз в 10-20. Частота среза Вашей цепи по выходу составляет всего около ~3 МГц, что не позволяет генератору стабильно запускаться на частоте 16 МГц (не соблюдается условие баланса фаз, и к-т усиления в петле может оказаться слишком малым).

Кроме того, с элементами AC нужно быть осторожными - они любят генерить на паразитных частотах, до 100МГц. Лучше всего для генератора брать просто инвертор. Правда, в грамотно собранной подобной схеме паразитной генерации быть не должно.
И ещё. Выложите схему Вашего генератора в студию, во избежание непоняток.

Не будет работать генератор на одном инверторе на 16 МГц...

Почему?
Почти в каждом современном микроконтроллере есть такой генератор. Вроде, работают...

[Vjacheslav]

1. Простой перенос схемотехники с часовых частот на 16 МГц неверен - сопротивление конденсаторов 22 пф на частоте 16 МГЦ меньше 1 ома: Вы просто глухо заземлили и зашунтировали кварц. На высоких частотах, такого сорта (безотносительно номиналов), конденсаторы категорически противопоказаны!!
2. Необходимо кварц включать между неинвертирующим входом и выходом (вход-выход в фазе, а не противофазе) - генератор на одном инверторе здесь не проходит.
3. В цепи обратной связи почти наверняка нужен , хотя бы, простейший фильтр нижних частот с частотой среза ~ 20 МГц, иначе сигнал будет корявый (если вообще на гармонике 3-5) в лучшем случае с изрядной долей 3-ей гармоники - ИМС серии 74АС имеют граничную частоту 100 МГц и распрекрасно отработают 3 и 5 гармонику.
P.S. Сопротивления ~ десятков килоом последовательно с кварцем на этих частотах тоже ... как бы это помягче сказать.

[Rst7]

Vjacheslav, Вы тут погорячились сильно. По пунктам:

1. 22пФ на 16МГц -> 450 ом
2. В схеме с одним инвертором кварц и конденсаторы в землю образуют фазоинвертирующую цепь, так что все правильно.

[Vjacheslav]

С 1 пунктом согласен - прикинул в уме и ошибся. Извините бывает.
Я понимаю, что это фазовращатель, но с фазовращением на этих частотах не очень хорошо поскольку играют заметную роль малоконтролируемые (грубо говоря паразитные) параметры (например выходное сопротивление инвертора...) и генераторы на одном инверторе конечно работают и на этих частотах, но требуют подбора\настройки (и опасения потери работоспособности при других температурах) что с моей точки зрения недопутимо для таких простых\мелких частей схемы.
Короче - плохо, безобразно они работают, даже если и генерят!!! Все мы смолоду проходили такие штучки, которые выглядят завлекательно, но ...
P.S. На пристегнутом рисунке генератор, который будет работать как часы - RC фильтр с частотой среза 20-25 МГц - для уничтожения генерации на гармониках.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

P.S. На пристегнутом рисунке генератор, который будет работать как часы - RC фильтр с частотой среза 20-25 МГц - для уничтожения генерации на гармониках.

Когда в генераторах на логических элементах применяют высокочастотные гармониковые кварцы, то делают не RC-фильтр, а режекторный LC-фильтр на частоту основной гармоники. На вашей схеме на входе первого элемента нужно L и C последовательно об землю. C на входе второго элемента не нужно.

[Stanislav]

1. Простой перенос схемотехники с часовых частот на 16 МГц неверен - сопротивление конденсаторов 22 пф на частоте 16 МГЦ меньше 1 ома: Вы просто глухо заземлили и зашунтировали кварц. На высоких частотах, такого сорта (безотносительно номиналов), конденсаторы категорически противопоказаны!!

Совершенно не верно.
Простите, но схема, на которую ссылался Автор темы, относится к разряду широко известных и всесторонне обсосаных. Видимо, всё же, простых схем не бывает...
Конденсаторы, шунтирующие кварц, образуют вместе с ним колебательный контур, (и, кроме того, ФНЧ 3-го порядка, что позволяет получить довольно "чистый" синус на выходе генератора, если усиление ЛЭ не слишком велико), причём для частоты 16 МГц эквивалентная индуктивность кварца составит величину 9 мкГ, если не принимать во внимание междуэлектродные ёмкости кварца, а также ёмкость монтажа. Контур образует фазосдвигающую цепь, на выходе которой фаза колебания основной моды поворачивается на 180 град, что и удовлетворяет условиям генерации.

...2. Необходимо кварц включать между неинвертирующим входом и выходом (вход-выход в фазе, а не противофазе) - генератор на одном инверторе здесь не проходит...

Это через почему?
Попробуйте собрать такую схему, и результат Вас приятно удивит.

...3. В цепи обратной связи почти наверняка нужен , хотя бы, простейший фильтр нижних частот с частотой среза ~ 20 МГц, иначе сигнал будет корявый (если вообще на гармонике 3-5) в лучшем случае с изрядной долей 3-ей гармоники - ИМС серии 74АС имеют граничную частоту 100 МГц и распрекрасно отработают 3 и 5 гармонику.

А он и есть: выходное сопротивление элемента + доп. резистор с выхода на "правый" кондёр + входная ёмкость фазосдвигающего контура. Беда в том, что Илья выбрал номинал этого резистора слишком большим.

Vjacheslav, Вы тут погорячились сильно. По пунктам:
1. 22пФ на 16МГц -> 450 ом
2. В схеме с одним инвертором кварц и конденсаторы в землю образуют фазоинвертирующую цепь, так что все правильно.

Совершенно так.

Я понимаю, что это фазовращатель, но с фазовращением на этих частотах не очень хорошо поскольку играют заметную роль малоконтролируемые (грубо говоря паразитные) параметры (например выходное сопротивление инвертора...) и генераторы на одном инверторе конечно работают и на этих частотах, но требуют подбора\настройки (и опасения потери работоспособности при других температурах) что с моей точки зрения недопутимо для таких простых\мелких частей схемы.

Не правильно.
Кварц в данной схеме образует эквивалентную частотно-зависимую индуктивность, и частота генерации лежит между частотами параллельного и последовательного резонанса кварца.
Поскольку они очень близки, от величины шунтирующих ёмкостей и вых. сопротивления инвертора частота генерации зависит очень слабо. Последнее, как я и упоминал уже, не должна быть только слишком уж большим
Образно выражаясь, 16 МГц кварц вносит в контур такую индуктивность, которая нужна для возбуждения колебаний генератора на частоте 16 МГц (да простят меня дотошные посетители электроникса).

...Короче - плохо, безобразно они работают, даже если и генерят!!! Все мы смолоду проходили такие штучки, которые выглядят завлекательно, но ...

Говорю же: такие штучки работают в каждом PIC-е, ARM-е, AVR-ке и других процессорах. Смолоду.

...P.S. На пристегнутом рисунке генератор, который будет работать как часы - RC фильтр с частотой среза 20-25 МГц - для уничтожения генерации на гармониках.

Крайне неудачная схема (если желаете, поясню, почему именно).
Генерацию на гармониках проще всего подавить с помощью LC-фильтра (режекторного на 3-ю гармонику, или полосового на частоту основного резонанса).
Для "понимающих" не составляет труда подавить генерацию на гармониках даже при помощи одного-единственного резистора определённого номинала, включенного в подобной схеме последовательно с кварцем.
Кстати, в ней частота генерации будет близка к частоте последовательного резонанса кварца.

Когда в генераторах на логических элементах применяют высокочастотные гармониковые кварцы, то делают не RC-фильтр, а режекторный LC-фильтр на частоту основной гармоники. На вашей схеме на входе первого элемента нужно L и C последовательно об землю. C на входе второго элемента не нужно.

Дык, здесь задача кварц как раз на основной гармонике завести, или я не понял что-то?

Кроме того, включать LC-цепь именно так не слишком хорошо - дополнительная нагрузка на "левый" ЛЭ нежелательна. Лучше фильтр-пробку на основную частоту кварца соорудить: параллельно включенные кондёр и катушка подключаются между выходом "левого" ЛЭ и входом "правого". Или последовательно с кварцем.
Лучше всего, однако, использовать для связи между ЛЭ последовательный LC - контур, настроенный на частоту нужной гармоники. При таком подходе, можно заставить систему генерить и на 5-й, и на 7-й гармониках, и даже выше. Контур, опять-таки, можно включить также последовательно с кварцем.

[Илья_]

Добрый вечер господа инженеры.... Извините что открыл тему и не писал пару дней, на работе было некогда, а так как выходной на этой неделе 1 то и дома тоже дела были.
И так первое - выкладываю схему №1 которая не заработала о ней я в первом посте и писал.

Пояснения к ней: 1) Надо запустить кварц на основной гармонике (16 МГц), на частоте последовательного резонанса. 2) Согласен со Станиславом что такие схемы стоят в большинстве контроллеров : кварц и конденсаторы снаружи, остальное внутри. 3) Мне кроме того что запустить эту схему надо изменять частоту генератора на сколько мне кварц позволит (а это как я понима ~0.1% от номинальной частоты). Я собирюсь изменять частоту изменя номиналы емкостей : одну сделать больше другую меньше. А как правельнее это делать??

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rst7]

выкладываю схему №1 которая не заработала о ней я в первом посте и писал.

Ставите R2=100 ом и все начинает ехать

По пункту 3 - вот, например, схема из работающего проекта с подстройкой частоты.
http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...st&id=17879

[Stanislav]

Ставите R2=100 ом и все начинает ехать

По пункту 3 - вот, например, схема из работающего проекта с подстройкой частоты.
http://electronix.ru/forum/index.php?act=A...st&id=17879

ЧастотЫ последовательного резонанса кварца, однако, получить в обеих схемах не удастся. Для запуска на частоте последовательного резонанса в них придётся добавить индуктивность в районе 7-10 мкГ последовательно с кварцем.

[Vjacheslav]

Столько слов написали - ужас. На все отвечать не буду: долго это.
Отвечу выборочно:
Для выполнения баланса фаз необходимо чтобы фазы входа и выхода совпадали - если не вдаваться в сложности, а по "крестьянски". В противном случае необходимо вращать фазу, что и происходит на кварце (его реактивностях) и емкостях около него - это можно рассматривать и как контур, но смысл этого ВО ВРАЩЕНИИ ФАЗЫ, и ничего более. Что на мой взгляд не есть необходимая сущность. При совпадении фаз входа и выхода резонанс происходит вблизи последовательного резонанса кварца и генерация весьма устойчива. Про всякие L я и не говорю использовать индуктивности в генераторе (простейшем) это не оправданное умножение сущностей (по Оккаму). Ну и про режекторные фильтры -это бессмыслица в рамках вопроса, заданного автором вопроса. Необходимость применения фильтра нижних частот только в том, что автор выбрал ИМС существенно более широкополосную, по сравнению с генерируемой частотой - попадают 3 и 5 я гармоника, в силу чего сигнал будет "корявенький": 1-я гармоника с заметной примесью 3 и 5.

[Rst7]

ЧастотЫ последовательного резонанса кварца, однако, получить в обеих схемах не удастся.

Безусловно. Есть вопрос к автору топика - ему обязательно последовательный резонанс? А то лишние детали получаются

в силу чего сигнал будет "корявенький": 1-я гармоника с заметной примесью 3 и 5.

Ну и фиг бы с ней. Генераторы на логике строятся для получения сигналов с логическими уровнями, так что 1,3,5,... и до бесконечности обязательно будут.

[Stanislav]

Для выполнения баланса фаз необходимо чтобы фазы входа и выхода совпадали - если не вдаваться в сложности, а по "крестьянски".

В данном случае, ЛЭ с инверсией. Фаза сигнала на его входе и выходе противоположны.

...В противном случае необходимо вращать фазу, что и происходит на кварце (его реактивностях) и емкостях около него - это можно рассматривать и как контур, но смысл этого ВО ВРАЩЕНИИ ФАЗЫ, и ничего более.

Вы, похоже, ничего не поняли из того, что я написал. Такая система является ещё и ФНЧ 3-го порядка, с частотно -зависимой индуктивностью, поэтому, сигнал на входе ЛЭ очень чистый.

...Что на мой взгляд не есть необходимая сущность.

У Вас не совсем правильный взгляд на необходимые сущности.

...При совпадении фаз входа и выхода резонанс происходит вблизи последовательного резонанса кварца и генерация весьма устойчива.

В схеме на двух инверторах, действительно, происходит запуск кварца вблизи частоты последовательного резонанса, я об этом уже написал выше.

...Про всякие L я и не говорю использовать индуктивности в генераторе (простейшем) это не оправданное умножение сущностей (по Оккаму).

Почему же? Дополнительная индуктивность позволяет точно выставить эту частоту, и, кроме того, препятствует генерации на гармониках и паразитных модах. Кварц при этом может иметь чисто активное сопротивление.

...Ну и про режекторные фильтры -это бессмыслица в рамках вопроса, заданного автором вопроса.

Применение режекторных фильтров обсуждалось в контексте запуска кварца на гармонике. Действительно, прямого отношения к вопросу темы это не имеет.

...Необходимость применения фильтра нижних частот только в том, что автор выбрал ИМС существенно более широкополосную, по сравнению с генерируемой частотой - попадают 3 и 5 я гармоника, в силу чего сигнал будет "корявенький": 1-я гармоника с заметной примесью 3 и 5.

На выходе лог. элемента - безусловно, будут гармоники. Но. Если хотите получить чистый синус - снимайте его со входа.
В схеме на двух инверторах же чистого синуса не получится.

[Sergei_Ilchenko]

Для автора.
ИС, удобная для построения генераторов:
http://www.nxp.com/acrobat/datasheets/74LVC1GX04_1.pdf
Посмотрите рекомендации в описании.

[AlexKLm]

P.S.: Пробовал ....получил все равно ~65 Кгц.

В этом генераторе былы прерывистые колебания основной частоты.
В генераторах надо избегать постоянной времени по входу усилителя больших чем время нарастания колебаний кварца. Частота 65 Кгц определяется в данном случае R1* (C1+Cвх микросхемы) и свойствами кварца и коэфициентом усиления микросхемы. Было бы бучше уменьшить R1 до 100 кОм, и, как выше советовали, - непременно заменить R2 20...100 Ом.

[Stanislav]

В этом генераторе былы прерывистые колебания основной частоты.

За счёт чего?

[AlexKLm]

За счёт чего?

Это происходит точно как в сверхрегенеративном приемнике. Я в теории особо не разбирался, но на практике натыкался неоднократно. Если существуют при определенных условиях сверхрегенеративные явления в генераторе с колебательным контуром (LC), ничто не мешает возникнут подобным явлениям и в генераторе на кварцевом резонаторе, главное соблюсти необходимые условия.
Кстати, можно собрат сверх-, скажем так, узкополосный приемник на одном транзисторе и кварце. Идея когда-то витала в голове, но до паяльника дело не дошло.

[AlexKLm]

Еще вспомнил. Были случаи когда из-за некачественного кварцевого резонатора частота перескакивала с основной на более высокую и обратно. Дело в том что, как правило, высокочастотные кварцы имеют паразитные резонансы на более высоких чем осноная частотах. Обычно эта разница в десятки килогерц. И паразитных резонансов может быть несколько (из-зи кривой пластины или микротрещин), и их активность иногда бывает даже выше чем паспортная частота.

[Stanislav]

Это происходит точно как в сверхрегенеративном приемнике. Я в теории особо не разбирался, но на практике натыкался неоднократно. Если существуют при определенных условиях сверхрегенеративные явления в генераторе с колебательным контуром (LC), ничто не мешает возникнут подобным явлениям и в генераторе на кварцевом резонаторе, главное соблюсти необходимые условия.

Это лишь Ваши предположения.
Для придания им правдоподобия, нужно их обосновать.
В качестве возражения приведу лишь соображение, что сверхрегенератор является существенно нелинейной системой, которая не имеет ни малейшего отношеня к равссматриваему вопросу. Ваши аналогии в контексте данного вопроса совершенно неуместны (хотя, и не лишены смысла в других, определённых условиях).
Колебательную систему в данном случае следует рассматривать как сугубо линейную (до ограничения, ессно).

...Кстати, можно собрат сверх-, скажем так, узкополосный приемник на одном транзисторе и кварце. Идея когда-то витала в голове, но до паяльника дело не дошло.

Правильная Ваша идея. Может, к сожалению Вашему, а. может, и к счастью, давно реализованная.
Вы не поверите, наверное. Но я видел корреляционный приёмник, сделанный на кусках кабеля.На выходе стоял обычный амплитудный детектор. Принимал сигнал из другого полушария, причём сверхширокополосный.
Фильтр на кварце - тоже правильный. И оптимальный в некотором смысле. Поищите по контексту "гауссов фильтр".

Еще вспомнил. Были случаи когда из-за некачественного кварцевого резонатора частота перескакивала с основной на более высокую и обратно. Дело в том что, как правило, высокочастотные кварцы имеют паразитные резонансы на более высоких чем осноная частотах. Обычно эта разница в десятки килогерц. И паразитных резонансов может быть несколько (из-зи кривой пластины или микротрещин), и их активность иногда бывает даже выше чем паспортная частота.

Это верно.
Сам наблюдал такое явление при сличении мод одинаковых кварцев.

Обычно паразитные моды являются следствиеи нарушения целостности кристалла, или герметичности его упаковки.
Есть ещё моды, связанные с неправильной настройкой генератора. Трудно поверить, но я однажды ещё в институте, наблюдал 2, а после и 3 синхронные моды работы генератора при запуске его на гармониках. Прикольно было на скопе наблюдать нули суммы разных мод (правда, это было нелегко).

[DS]

Добрый вечер господа инженеры.... Извините что открыл тему и не писал пару дней, на работе было некогда, а так как выходной на этой неделе 1 то и дома тоже дела были.
И так первое - выкладываю схему №1 которая не заработала о ней я в первом посте и писал.

Пояснения к ней: 1) Надо запустить кварц на основной гармонике (16 МГц), на частоте последовательного резонанса. 2) Согласен со Станиславом что такие схемы стоят в большинстве контроллеров : кварц и конденсаторы снаружи, остальное внутри. 3) Мне кроме того что запустить эту схему надо изменять частоту генератора на сколько мне кварц позволит (а это как я понима ~0.1% от номинальной частоты). Я собирюсь изменять частоту изменя номиналы емкостей : одну сделать больше другую меньше. А как правельнее это делать??

1. Лучше бы схему сделать на транзисторе (классическую емкостную трехточку). Куда стабильнее будет.
2. Если уж на микросхеме, то 1 Мом и 2.2 ком - слишком большие (уменьшить на порядок первое и от 4 до 10 раз второе) для 16 Мгц, как выше уже много раз советовали.
3. На (1..3)*10-3 - "правильный" кварц + катушка. Только емкостями - примерно 10-4. Для того, чтобы удобно организовать перестройку, нужна схема п.1