Метрология кварцевого генератора, Какую погрешность частоты вносит схема генератора? Опции

[Reanimator++]

Имеем обыкновенный генератор на инверторе, по схеме Пирса.
Картинка во вложении.
Генераторы вместе с кварцевыми резонаторами помещаем в термостат при 60-70 градусов с высокой стабильностью температуры (~0.05 °С).
Выдерживаем 3 часа для установления теплового равновесия.
Начинаем измерять частоту с течением времени.
Имеем такую картину по изделиям. (вложение 2)
Или такую. (вложение 3)

Вопрос - как оценить влияние схемы генератора на долговременную стабильность частоты кварцевого резонатора?
Цель - отделить резонаторы с долговременной стабильностью хуже требуемой.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[НЕХ]

Параметры резонатора удобно наблюдать в такой схеме генератора на ОУ -
тестовый генератор для определения частоты последовательного резонанса и внутреннего сопротивления

[rloc]

тестовый генератор для определения частоты последовательного резонанса и внутреннего сопротивления

Очень хорошо. Ранее уже кто-то упоминал про операционный усилитель, впрочем можно и без него обойтись. Можете развить тему в этом направлении? Хорошо бы перерисовать в более читаемый вид и выделить главный элемент этой схемы - мост, с его важными и полезными свойствами для частотной стабилизации.

[VNS]

...Хорошо бы перерисовать в более читаемый вид и выделить главный элемент этой схемы - мост, с его важными и полезными свойствами для частотной стабилизации.

В этой схеме можно только "...удобно наблюдать..." параметры резонатора.

[rloc]

В этой схеме можно только "...удобно наблюдать..." параметры резонатора.

Про мостовые схемы могу много интересного рассказать, от простых до супер сложных, только намекните, есть ли интерес. HP очень любила использовать их в задающих генераторах на 10 МГц. Вышеприведенной схемой не ограничивается многообразие всех вариантов и способов применения. А схемы генераторов, в которых частотозадающий резонатор используется пассивно, как частотный детектор, являются на сегодня самыми лучшими по долговременной стабильности, превосходя многие рубидиевые генераторы.

[vhk]

Про мостовые схемы могу много интересного рассказать, от простых до супер сложных, только намекните, есть ли интерес.
.......
А схемы генераторов, в которых частотозадающий резонатор используется пассивно, как частотный детектор, являются на сегодня самыми лучшими по долговременной стабильности, превосходя многие рубидиевые генераторы.

Интерес есть. Если можно, то схемы, примеры реализации как мостовых схем генераторов так и кварцевый резонатор в пассивном режиме.
Спасибо.

[VNS]

Интерес есть. Если можно, то схемы, примеры реализации как мостовых схем генераторов так и кварцевый резонатор в пассивном режиме...

"СВЧ устройства на полупроводниковых диодах." Проектирование и расчёт. Абдюханов М.А., 1969 г.
"...кварцевый резонатор в пассивном режиме..." - нет такого режима работы кварцевого резонатора (КР). В КР необходимо подавать энергию для компенсации энергии механических потерь и передать часть энергии с него на вход усилителя для получения информации о частоте колебания кристалла. Для этого применяется резистивная, ёмкостная или индуктивная связь между активными элементами генератора и КГ. Для расчёта используется термин "коэффициент включения" КР.
На стр.180 названного учебника про это подробно написано.
"Мостовые схемы генераторов" - новомодный термин иcпользуется для рекламы "новых схем" генераторов, в которых ничего нового пока не изобретено...

Сообщение отредактировал VNS - Apr 29 2015, 03:52

[rloc]

"СВЧ устройства на полупроводниковых диодах." Проектирование и расчёт. Абдюханов М.А., 1969 г.
"...кварцевый резонатор в пассивном режиме..." - нет такого режима работы кварцевого резонатора (КР). В КР необходимо подавать энергию для компенсации энергии механических потерь и передать часть энергии с него на вход усилителя для получения информации о частоте колебания кристалла. Для этого применяется резистивная, ёмкостная или индуктивная связь межу активными элементами генератора и КГ. Для расчёта используется термин "коэффициент включения" КР.

Если подходить к решению задачи получения гармонических колебаний с заданными хар-ми, то путей построения может быть великое множество, генератор с одним резонатором - малое подмножество. "Коэффициент включения" - то, что хотел услышать. Перед Вами сейчас лежит книга, где приведены расчеты, скажите, какой минимальный коэффициент включения резонатора можно получить с ТД? И если он ограничивается, то чем?

"Мостовые схемы генераторов" - новомодный термин иcпользуется для рекламы "новых схем" генераторов, в которых ничего нового пока не изобретено...

Как Вы можете говорить о том, чего не знаете? И какие же "ново-" мостовые схемы? Они были придуманы, когда о транзисторах не мечтали, а в современной литературе им не на нашли более интересного применения, чем в измерении уровня вязкости жидкостей.

Интерес есть. Если можно, то схемы, примеры реализации как мостовых схем генераторов так и кварцевый резонатор в пассивном режиме.

Термин "пассивный" придуман не мной
FRED L. WALLS AND SAMUEL R. STEIN, "A Frequency-Lock System for Improved Quartz Crystal Oscillator Performance", 1978 г.
S . R. Stein, C. M. Manney, Jr., F. L. Walls, James E. Gray, Raymond J. Besson, "A SYSTEMS APPROACH HIGH PERFORMANCE OSCILLATORS", 1978 г.
А слово "мостовые" говорю в отношении подобных схем по причине использования в них частотных дискриминаторов, которые по своей сути работают как мосты - выделяют сигнал ошибки, в СВЧ именно мосты и используются.
Теоретически решить задачу частотной и фазовой стабилизации можно и на одном резонансном элементе, при условии достаточности добротности и отсутствия зависимости от мощности. Но, традиционно, мощность на кварцевых резонаторах ограничена, так как никто не делает больших кристаллов, а просуммировать несколько - не такая и простая задача. Поэтому идут по другому пути - делят задачу на две - отдельно делают частотную и отдельно фазовую стабилизацию, и синхронизируют между собой. Фазовой стабилизации сейчас касаться не буду, а частотную можно улучшать, использую все те же самые принципы, которые используются в СВЧ:
A. Chenakin, ”Phase Noise Reduction in Microwave Oscillators,” Microwave Journal, October 2009, pp. 124-140

Сильно углубляться конечно не стоит, автор темы ожидает получить порядок 10^-9 стабильности, и простые мостовые схемы это могут дать, в придачу к контролируемому уровню мощности и малому (регулируемому) коэффициенту связи.