Дата последнего обновления файла 27.07.2016

Опорные кварцевые генераторы с микроконтроллерной стабилизацией частоты MCXO

Кварцевые генераторы с микроконтроллерной компенсацией температурного ухода частоты MCXO являются одним из подвидов опорных генераторов с температурной компенсацией TCXO. В кварцевых генераторах стабильность частоты зависит не только от температуры. Частота кварцевого резонатора меняется после удара, очередного включения генератора, вибрации и т.д. Кроме того, в TCXO температурная зависимость резонансной частоты обладает гистерезисом. Все эти факторы не позволяют получить нестабильность частоты лучше 0,5 ppm. Пример изменения частоты кварцевого генератора с течением времени приведен на рисунке 1.

Изменение частоты кварцевого генератора при воздействии на него различных факторов
Рисунок 1. Изменение частоты кварцевого генератора при воздействии на него различных факторов

Микроконтроллер позволяет учесть большинство из указанных факторов, влияющих на частоту кварцевого генератора.

Одним из факторов, которые не позволяют осуществить точную компенсацию ухода частоты является то, что измеряется температура не кварцевого кристалла, а объема внутри микросхемы кварцевого генератора. В 1982 году был открыт процесс, позволяющий измерять температуру непосредственно кварцевого кристалла. Выяснилось, что частота основного колебания кварцевого резонатора и частота его третьей гармоники при изменении температуры отличаются. График изменения разностной частоты этих колебаний представлен на рисунке 2.

Температурная зависимость ухода разностной частоты первой и третьей гармоники кварцевого резонатора
Рисунок 2. Температурная зависимость ухода разностной частоты кварцевого кристалла

Эту частоту можно измерить обычным цифровым счетчиком и использовать для коррекции частоты. Структурная схема кварцевого генератора с микроконтроллерной компенсацией частоты приведена на рисунке 3.

Схема кварцевого генератора MCXO
Рисунок 3. Схема кварцевого генератора MCXO

На данной схеме разностная частота выделяется на выходе смесителя частот и поступает на цифровой счетчик, который определяет температуру кристалла. Микроконтроллер вычисляет необходимое смещение частоты и подает на вход микросхемы прямого цифрового синтеза DDS необходимый код частоты. Частоту с выхода DDS уже можно использовать в качестве выходной, однако для окончательной очистки выходного колебания от нежелательных спектральных компонент применяется схема фазовой автоподстройки частоты, в составе которой применяется кварцевый генератор с подстройкой напряжением VCXO или высококачественный ГУН. Он подстраивается под частоту DDS.

Кварцевые опорные генераторы MCXO позволяют получить стабильность частоты до 2×10–8, что соизмеримо с стабильностью термостабилизированных генераторов OCXO. При этом стоимость, потребляемая энергия и габариты MCXO значительно меньше аналогичных параметров кварцевых термостатированных генераторов OCXO.

Литература:

  1. Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. СПб, БХВ-Петербург, 2006.
  2. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  3. Сайт фирмы Racon Опорные кварцевые генераторы
  4. Кварцевые генераторы Официальный сайт фирмы ОАО Пьезо
  5. Официальный сайт фирмы Silicon Laboratories
  6. Temperature Compensated Crystal Oscillator (TCXO / VCTCXO) Pericom® Semicondactor company
  7. http://www.synergymwave.com (Специализируется на производстве высококачественных ГУН и кварцевых генераторов)

Вместе со статьей "Опорные кварцевые генераторы с микроконтроллерной стабилизацией частоты MCXO" читают:

Особенности кварцевой стабилизации частоты генераторов
http://digteh.ru/WLL/KvGen.php

Опорные генераторы
http://digteh.ru/WLL/XO/

Опорные кварцевые генераторы с температурной компенсацией ухода частоты TCXO
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/tcxo/

Термостатированные кварцевые опорные генераторы
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/ocxo/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2015

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100