Кварцевые генераторы с температурной компенсацией ухода частоты позволяют значительно повысить стабильность частоты выходного колебания. Как мы уже обсуждали ранее, для целей устройств связи стабильности частоты 10–5, которую обеспечивают обычные кварцевые генераторы XO недостаточно. В то же самое время температурная зависимость AT-среза кварцевого кристалла хорошо известна. Поэтому в качестве опорных генераторов были разработаны термокомпенсированные кварцевые генераторы TCXO.
Изменение частоты кварцевого генератора с кристаллом AT-среза и компенсирующее напряжение, подаваемое на варикап VCXO, в зависимости от температуры окружаещей среды, приведено на рисунке 1. На этом же рисунке приведено изменение частоты термокомпенсированного кварцевого генератора TCXO.
Рисунок 1. График изменения частоты кварцевого генератора и компенсирующего напряжения
Неточная компенсация частоты объясняется ошибками формирования компенсирующего напряжения. Кроме того, уход частоты при росте температуры и понижении температуры несколько различаются. Кривая обладает гистерезисом. График изменения частоты кварцевого генератора показан на рисунке 2.
Рисунок 2. График изменения частоты кварцевого генератора
Простейшие версии TCXO выполняются с применением терморезисторов. Одна из возможных схем кварцевого термокомпенсированного генератора приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема кварцевого генератора с температурной компенсацией ухода частоты TCXO
В этой схеме на резисторе R1 и стабилитроне VD1 собран стабилизатор напряжения. Терморезисторы R2 и R5 вместе с обычными резисторами R3 и R4 формируют зависимость напряжения от температуры, приведенную на рисунке 1. Это напряжение подается на варикап VD2 и подстраивает частоту кварцевого генератора под заданное значение. Сам генератор собран по схеме Клаппа на транзисторе VT1. Внутреннее устройство одной из микросхем термокомпенсированного кварцевого генератора приведено на фотографии, показанной на рисунке 4.
Рисунок 4. Внутреннее устройство одного из видов кварцевого термокомпенсированного генератора
В современных версиях этих генераторов ставится датчик температуры и микроконтроллер с таблицей зависимости напряжения, которое нужно выдать на варикап VCXO от температуры. В результате можно получить нестабильность по частоте до 0,5×10-6 или 0,5 ppm.
На рисунке 5 приведен примерный вид температурной зависимости генератора TCXO.
Рисунок 5. Типовая температурная зависимость ухода частоты при температурной компенсации
Подобные опорные генераторы немного дороже простых кварцевых генераторов, но при этом они размещаются в точно таких же корпусах микросхем, как и обычные кварцевые генераторы XO. Применение TCXO в качестве опорных генераторов позволяет значительно улучшить характеристики аппаратуры связи. А то, что опорный генератор используется только один, вместо нескольких обычных, может даже удешевить гаджет. TCXO широко применяютя в сотовых телефонах и в аппаратуре программно реализованных раций (software radio). Внешний вид корпусов кварцевых генераторов TCXO приведен на рисунке 6.
Рисунок 6. Внешний вид опорных кварцевых генераторов с температурной компенсацией
Термокомпенсированные опорные кварцевые генераторы производятся рядом отечественных и иностранных фирм. В качестве
примера можно назвать такие микросхемы как
В настоящее время термокомпенсированные кварцевые генераторы все больше размещаются в корпусах поверхностного монтажа. Пример внешнего вида подобного TCXO показан на рисунке 7.
Рисунок 7. Внешний вид генератора TCXO в SMD корпусе
Внутреннее устройство подобного вида термокомпенсированных кварцевых генераторов может выглядеть так, как показано на рисунке 8.
Рисунок 8. SMD термокомпенсированный генератор со снятой верхней крышкой
А его чертеж и чертеж посадочного места на печатной плате приведен на рисунке 9.
Рисунок 9. Чертеж TCXO в SMD корпусе
Приобрести для эксперимента или для разрабатываемого вами устройства наиболее распространенный вид опорного генератора TCXO на частоту 26 МГц можно здесь
Дата последнего обновления файла 24.03.2018
