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.
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.
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.
Рисунок 3. Расположение пластинки SC-среза относительно кристаллографических осей кварцевого кристалла
Сравнение температурных характеристик этих срезов кристалла приведено на рисунке 4.
Рисунок 4. Температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов AT и
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.
Рисунок 5. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов
Рисунок 6. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов
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.
Рисунок 7. Внешний вид термостабилизированного кварцевого генератора OCXO
Дата последнего обновления файла 26.03.2018
