Дата последнего обновления файла 23.07.2016

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.

Для стабилизации температуры может подойти простейшая термопара, соединенная с нагревателем. 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 CS-срез (stress compensated — срез с компенсацией напряжений в кристалле). Этот срез получается двойным поворотом относительно кристаллографических осей, как это показано на рисунке 1.

CS-срез кварцевого кристалла
Рисунок 1. Расположение пластинки CS-среза относительно кристаллографических осей кварцевого кристалла

Сравнение температурных характеристик этих срезов кристалла приведено на рисунке 2.

Температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов
Рисунок 2. Температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов AT и CS-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 3 и 4.

Температурные зависимости ухода частоты AT-среза
Рисунок 3. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов AT-среза
Температурные зависимости ухода частоты CS-среза
Рисунок 4. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов CS-среза

Как видно из рисунков 3 и 4, 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 5.

Термостабилизированный кварцевый генератор
Рисунок 5. Внешний вид термостабилизированного кварцевого генератора 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.

Вместе со статьей "Термостатированные кварцевые опорные генераторы" 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/

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


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

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

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100