Высокостабильные LC генераторы Опции

[BarsMonster]

Добрый день,
давно меня мучает вопрос...

Все мы знаем, что Q-factor у кристалла - десятки тысяч, а у LC цепочки - максимум 300-500, и говорят из-за этого частота колебаний не может быть стабильна.
С другой стороны, если LC цепочка колеблется сама по себе - я не вижу, почему у неё должна случайным образом частота колебаний меняться...

В связи с этим вопрос - делают ли вообще на LC цепочках высокостабильные генераторы? (с кратко/долговременной стабильностью на уровне и лучше кварца - 20ppm и менее)
Какие там есть способы улучшения стабильности, кроме очевидных (конденсатор с минимальными потерями, воздушная катушка из литцендрата, стабильная температура +-0.01С и напряжение +-0.001V...)?
Может ли помочь использование нескольких LC цепочек, чтобы получить больше комбинированный Q-factor?

[DRUID3]

Вас неправильно проинформировали. Стабильность генератора зависит от стабильности физических параметров частотозадающего звена. А не от добротности. Добротность же звена для автогенератора - это по сути ширина полосы частот(ничто не идеально) где выполняется баланс фаз(условие самовозбуждения) и чем она ниже - тем полоса шире, следовательно дальше гуляет частота автогенерации. Но для LC схем это на порядок(а то и порядки) меньшая величина чем нестабильность L и C.

Высокая добротность кварцевых резонаторов следствие малых потерь на рассеивание в пьезокристалле - энергия циркулирует но не рассеивается... Но добротность контура != (<=) Q системы - кварц легко закоротить низкоомным резистором (в том числе и сопротивлением p-n перехода) - потому далеко не все схемы используют эту особенность кварцев.

[BarsMonster]

Вас неправильно проинформировали. Стабильность генератора зависит от стабильности физических параметров частотозадающего звена. А не от добротности. Добротность же звена для автогенератора - это по сути ширина полосы частот(ничто не идеально) где выполняется баланс фаз(условие самовозбуждения) и чем она ниже - тем полоса шире, следовательно дальше гуляет частота автогенерации. Но для LC схем это на порядок(а то и порядки) меньшая величина чем нестабильность L и C.

Я правильно понимаю, что частота собственных свободных колебаний (т.е. зарядили один раз и отпустили, пока не затухнет) получается стабильнее, чем частота автогенерации (когда "накачка" может качать чуть-чуть другую частоту)?

[DRUID3]

Я правильно понимаю, что частота собственных свободных колебаний (т.е. зарядили один раз и отпустили, пока не затухнет) получается стабильнее, чем частота автогенерации (когда "накачка" может качать чуть-чуть другую частоту)?

нет... не правильно... Может Вы скопировали не тот мой абзац? Я вообще не видел практических схем на основании собственных колебаний в резонаторе.(Не факт, что таких нет).
Обычно же это та или иная схема с осциллятором в ОС, передаточная функция которой сводится к определенному семейству дифуров (забыл как там они, а лезть в WiKi - нечестно) и решением для которых является гармоническая функция. У TI в примерах для DSP даже есть такой прикол - генерация синуса IIR фильтром. Но так, глядя на дифур сходу то и не поймешь какую рояль играет декремент затухания осциллятора в реальной схеме. Лучше воспользоваться "техникумовским" подходом - усилитель генерирует когда соблюдается баланс фаз(180 грд) и баланс амплитуд. Представьте теперь ФЧХ одиночного колебательного контура(простейшего гармонического осциллятора). Баланс фаз выполняется в одной абстрактной точке - если параллельный к.к. включен между электродами со сдвигом 180 грд - то нам нужна точка резонанса. На практике эта точка размазана влиянием внешних факторов(шумы, наводки, тепловые флуктуации). Чем выше добротность тем уже (график круче нарастает) частотный диапазон с одинаковым фазовым разбалансом. Потому автогенератор с менее "добротным"
осциллятором будет гулять в более широком частотном диапазоне.
Но еще раз - для простых практических схем на LC термонестабильность элементов играет на порядки более существенную роль чем низкая добротность колебательной системы...

Если же Вы о закорачивании кваца сопротивлением - то да...

[BarsMonster]

Баланс фаз выполняется в одной абстрактной точке - если параллельный к.к. включен между электродами со сдвигом 180 грд - то нам нужна точка резонанса. На практике эта точка размазана влиянием внешних факторов(шумы, наводки, тепловые флуктуации). Чем выше добротность тем уже (график круче нарастает) частотный диапазон с одинаковым фазовым разбалансом. Потому автогенератор с менее "добротным"
осциллятором будет гулять в более широком частотном диапазоне.
Но еще раз - для простых практических схем на LC термонестабильность элементов играет на порядки более существенную роль чем низкая добротность колебательной системы...

В моём-то случае схема термостатированная, и я хочу добиться лучшей чем у кварца кратковременной и долговременной стабильности.
Насчет добротности и вопрос - поможет ли использование нескольких колебательных контуров (возможно с небольшой разбежкой частоты, чтобы получить максимальную "крутизну" пика) получить меньшее "гуляние" частоты?

Если же Вы о закорачивании кваца сопротивлением - то да...

Я вообще про такое не слышал :-)

[ledum]

В моём-то случае схема термостатированная, и я хочу добиться лучшей чем у кварца кратковременной и долговременной стабильности.

О, у Вас рядом собственная гелиевая криостанция? Гляньте параметры эквивалентной схемы замещения. Это по добротности, а значит кратковременной нестабильности. В какой-то мере фазовый шум. Гляньте формулу Лисона (Leeson), например http://www.ieee.li/pdf/essay/phase_noise_basics.pdf на 7 стр. в красной рамочке внизу.
Индуктивность кварца и последовательное сопротивление. Попробуйте прикинуть на катушке то же. На сверпроводниковой катушке в криотермостате точно получится переплюнуть кварц. Одновременное подключение контуров уменьшает фазовый шум, но при одинаковых остальных условиях кварц не переиграют.
Если бы хоть чуть-чуть озвучили цель. Или это LC контур для MP3-плейера? Ух ты. BTW Зарлинковый вейкаповый приемник 2.45ГГц (основной канал там 402-405 или 433) из ZL70102 потребляет пару сотен наноампер в штатном режиме. Меньше любого микроконтроллера. Жалко, что достать тяжеловато, даже полный даташит. Колитесь что Вы задумали. Смайлик.

Сообщение отредактировал ledum - Mar 11 2012, 20:28

[BarsMonster]

Если бы хоть чуть-чуть озвучили цель. Или это LC контур для MP3-плейера? Ух ты.

С проектом плеера это (к счастью) никак не связано.
Нужно для точного времени в автономном режиме (когда нет доступа к ГЛОНАСС например или каким-либо другим сигналам точного времени).
Максимальную точность кварца я знаю (SC-cut, двойная печка...), и хочу большего.

Двойная печка / охлаждение до -15С элементами Пельтье - в ограничения по габаритам и потреблению влазит.
Жидкий гелий конечно нет :-)

Приемлемые размеры и вес возможны на частотах выше нескольких сотен мегагерц, но все равно будет громоздко.

Высокая (но стабильная) частота не проблема, даже 2.5Ггц можно поделить, и синтезировать ровно столько сколько нужно (10-25Мгц).