Термостатированные кварцевые опорные генераторы

Работа кварцевого кристалла при определенной температуре позволяет практически исключить уход частоты генератора от температуры. Именно поэтому были разработаны термостабилизированные кварцевые генераторы OCXO. Стабилизировать температуру генератора легче всего при повышенной температуре. Тогда охлаждение будет происходить просто за счет передачи тепла окружающей среде.

Термоизоляция корпуса кварцевого генератора
Рисунок 1. Термоизоляция корпуса OCXO

Для стабилизации температуры используются схемы поддержания постоянной температуры. В них используется обратная связь с применением термодатчика и нагревателя. Один из вариантов подобной схемы приведен на рисунке 2.

Схема поддержания постоянной температуры
Рисунок 2. Схема стабилизации температуры

Конкретная температура, которую следует стабилизировать, определяется углом среза кварцевого кристалла. Для AT-среза это 70°C.

Однако специально для термостабилизированных кварцевых генераторов в 1976 году был разработан особый срез кварцевого кристалла, обладающий улучшенными характеристиками. Он получил название SC-срез (stress compensated — срез с компенсацией напряжений в кристалле). Этот срез получается двойным поворотом относительно кристаллографических осей, как это показано на рисунке 3.

SC-срез кварцевого кристалла
Рисунок 3. Расположение пластинки SC-среза относительно кристаллографических осей кварцевого кристалла

Сравнение температурных характеристик этих срезов кристалла приведено на рисунке 4.

Температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов
Рисунок 4. Температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов AT и SC-срезов

На данном рисунке отчетливо видно, что AT срез однозначно превосходит в широком диапазоне температур, однако в узком интервале температур в районе 92°C уход частоты у CS среза будет меньше, а именно это и требуется для теромостабилизированных кварцевых генераторово TCXO. Более точные графики в диапазоне температур от 60 до 100°C приведены на рисунках 5 и 6.

Температурные зависимости ухода частоты AT-среза
Рисунок 5. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов AT-среза
Температурные зависимости ухода частоты SC-среза
Рисунок 6. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов SC-среза

Как видно из рисунков 5 и 6, применение среза кварцевой пластинки с двойным поворотом относительно кристаллографических осей позволяет уменьшить зависимость от температуры на два порядка. Таким образом данный тип генераторов (OCXO) позволяет достигнуть стабильности частоты 10–13 (например, опорные генераторы HSO 14 фирмы RAKON).

Для этих опорных генераторов требуются уже корпуса больших размеров. Это обусловлено необходимостью термоизоляции от окружающей среды. Именно поэтому термостабилизированные генераторы часто называют термостатированными генераторами от слова термостат (термос). Даже образцы, предназначенные для монтажа на печатные платы обладают размерами 36×27×18,8 мм. Внешний вид подобного отечественного опорного генератора ГК193-ТС приведен на рисунке 7.

Термостабилизированный кварцевый генератор
Рисунок 7. Внешний вид термостабилизированного кварцевого генератора OCXO

Дата последнего обновления файла 26.03.2018


Понравился материал? Поделись с друзьями!


Литература:

  1. Опорные генераторы Сайт АО Омский научно-исследовательский институт приборостроения
  2. Я. Вороховский, В. Ильичев Высокостабильные малошумящие кварцевые генераторы Компоненты и технологии №8 2005
  3. Кварцевые генераторы: Термостатированные Сайт АО "Морион"
  4. Сайт фирмы Racon "OCXO and OCSO Overview"
  5. http://www.synergymwave.com (Специализируется на производстве высококачественных ГУН и кварцевых генераторов)
  6. http://www.ruknar.com/ РУБИДИЕВЫЕ ОПОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ
  7. microsemi.com/(производит малогабаритные стандарты частоты) Miniature Rubidium Atomic Clock
  8. http://quartzlock.com/(производит малогабаритные стандарты частоты) Rubidium-oscillators E10-MRX
  9. http://www.iqdfrequencyproducts.com/(производит опорные генераторы) Advanced Modules & Rubidium Oscillators

Вместе со статьей "Термостатированные кварцевые опорные генераторы" читают:

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

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

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

Опорные кварцевые генераторы с микроконтроллерной стабилизацией частоты MCXO
https://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/mcxo/

Генераторы управляемые напряжением (ГУН)
https://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/vco/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2023

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

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором 130 научных и научно-методических работ, в том числе 21 монография и 26 учебников и учебных пособий.

Top.Mail.Ru

Яндекс.Метрика