КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

QUARTZ GENERATORS

Artyom Unanyan

student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В статье описываются основные характеристики кварцевых генераторов.

ABSTRACT

The article describes the main characteristics of quartz oscillators.

Ключевые слова: кварцевый генератор, тактовая синхронизация, цикловая синхронизация.

Keywords: crystal oscillator; clock synchronization; cycle synchronization.

Основной задачей, решаемой с помощью приёмных устройств, является восстановление информации по сигналу, искажённому при распространении в канале связи и принимаемому с помехами. Для уменьшения потерь информации и повышения скорости передачи требуется хронирование автономного оборудования на приёмном и передающем концах канала связи. Синхронизация ОГ является необходимым условием для правильного приёма как отдельных бит информации (тактовая синхронизация), комбинаций этих бит (символов), так и для приёма пакетов информации (цикловая синхронизация). Применение высокостабильных источников опорной частоты может повысить эффективность системы радиопередачи информации без повышения мощности передатчика. В средневолновом и коротковолновом диапазоне частот наиболее стабильными ОГ являются генераторы на основе кварцевых резонаторов.

Ква́рцевый генера́тор — автогенератор электромагнитных колебаний с колебательной системой, в состав которой входит кварцевый резонатор. Предназначен для получения колебаний постоянной частоты с высокой температурной и временно́й устойчивостью, низким уровнем фазовых шумов.

Простые КГ имеют температурную стабильность частоты не лучше ±20х10-6 в температурном диапазоне -40°С …+70°С ±8х10-6 в диапазоне -10°С …+60°С (генератор ГК-217УН компании АО “МОРИОН”). Для ТККГ и ТСКГ применяют КР с различными температурно-частотными характеристиками (ТЧХ). Различия достигаются изменением углов среза пьезоэлемента резонатора (ПЭ). Для ТККГ желательно использовать КР с наименьшим размахом (отклонением от постоянной величины) ТЧХ в широком рабочем температурном диапазоне и формой ТЧХ, удобной для аппроксимации и дальнейшего формирования компенсирующего воздействия. Для ТСКГ наиболее подходят КР с ТЧХ, имеющей наименьший температурный коэффициент в области температуры стабилизации. КР термостатируется при температуре, близкой к экстремуму ТЧХ резонатора, где ТКЧ первого порядка равен нулю. Одними из лучших резонаторов для термостатируемых КГ являются резонаторы ТД(SC)-среза, которые имеют малую чувствительность к динамическим температурным градиентам в процессе разогрева. При замене в ТСКГ резонатора АТ-среза резонатором ТД-среза такие параметры КГ как кратковременная нестабильность частоты, уровень фазовых шумов и время выхода на режим улучшаются в 2-3,5 раза.

Термокомпенсированные кварцевые генераторы (ТККГ) отличаются почти мгновенным выходом в установившийся режим (менее 1 секунды) и имеют температурную стабильность ±2х10-6…±5х10-7 в диапазоне -40°С …+70°С. Лучшие ТККГ с цифровой термокомпенсацией имеют стабильность до ±3х10-8 в диапазоне -40°С …+70°С при низкой потребляемой мощности 20…200 мВт. Наиболее высокие показатели температурной стабильности достигаются с помощью цифровой и гибридной термокомпенсации. Цифровая термокомпенсация на основе микроконтроллера позволяет применять прогрессивные автоматизированные технологии температурной компенсации, производить коррекцию частоты через цифровой интерфейс.

Термостатируемые кварцевые генераторы достигают более высоких значений температурной стабильности, от ±5х10-7 в диапазоне -30°С …+70°С при потреблении в установившемся режиме не более 180 мВт при температуре окружающей среды 25°С (малогабаритный термостатируемый генератор МХО37/8 компании "Мэджик Кристалл"), вплоть до ±5х10-11 в диапазоне -20°С…+70°С (ультрапрецизионный генератор с двойным термостатированием ГК216–TC АО «Морион»), при гораздо большем потреблении в установившемся режиме 4,2 Вт. В режиме разогрева (после включения) и на нижней границе рабочего диапазона температур мощность потребления может достигать 18 Вт. При более высокой температурной стабильности, помимо значительной потребляемой мощности, ТСКГ имеют более длительное время выхода частоты сигнала в заданные пределы отклонения от установившегося значения частоты после включения, что связано с разогревом термостата устройства для поддержания температуры в определенном объеме пространства.

Список литературы:

1. https://ru.wikipedia.org/ (дата обращения 07.03.2022)
2. https://www.vestnik-donstu.ru/jour/issue/view (дата обращения: 07.03.2022)