Jump to content

    

Метрология кварцевого генератора

...Как моете после сборки и сушите?

Из практики. Отмыть плату от химикатов сложно. Мыть нужно в ванне с ультразвуком. Сушить в вакууме при максимально возможной температуре. После сборки обязательно покрывать кремнийорганическим лаком горячего отверждения.

Эксперименты проводить в боксе с двойными непрозрачными стенками и стабильной температуре.

Генератор на туннельном диоде.

Edited by VNS

Share this post


Link to post
Share on other sites
Генератор на туннельном диоде.

Почему в качестве активного элемента ТД?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Почему в качестве активного элемента ТД?

Сочетание характеристик ТД позволяет собрать схему с минимальным количеством навесных элементов.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Фазовые шум генераторов на ТД много больше, чем у транзисторной трёхточки. Если активный элемент инвертор (микросхема типа nc7wzu04) то навесных элементов меньше.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Фазовые шум генераторов на ТД много больше, чем у транзисторной трёхточки. Если активный элемент инвертор (микросхема типа nc7wzu04) то навесных элементов меньше.

По части фазовых шумов схемы генераторов не проверял. Предполагаю, что так назывемый фазовый шум определяется не только ТД, но и конструкцией резонатора, элементами согласования, внешними помехами электромагнитного поля и т.д. При увеличении добротности резонатора и уменьшении коэффициента включения его в контур влияние ТД на названный уровень фазовых шумов будет уменьшаться.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
По части фазовых шумов схемы генераторов не проверял.

Проверьте если есть возможность.

Схемы на ТД, что нашел в "Инете", элементов больше чем в транзисторной емкостной трёхточке.

http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?a...mp;d=1177188807

http://www.cqham.ru/forum/attachment.php?a...mp;d=1177237100

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Проверьте если есть возможность.

Схемы на ТД, что нашел в "Инете", элементов больше чем в транзисторной емкостной трёхточке.

Проверять нет возможности. Но по способу включения ТД и кв. резонатора (КР) есть замечания. Например, резистор R=68 Ом шунтирует резонатор. Применяется последовательный колебательный контур с последовательно включенными ТД и КГ, что тоже некорректно в смысле разного значения эквивалентного резонансного сопротивления КГ и сравнительно малого проходного сопротивления ТД.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Проверять нет возможности.

Программный анализатор спектра, смеситель для "переноса" частот генератора на НЧ. По спектру увидите фазовые шумы.

Но по способу включения ТД и кв. резонатора (КР) есть замечания.

Если можно, Ваш вариант схемы кварцевого генератора на ТД. На картинке схема генератора "Нарцис" на ТД, 5 МГц.

post-27551-1426622070_thumb.png

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Программный анализатор спектра, смеситель для "переноса" частот генератора на НЧ. По спектру увидите фазовые шумы.

Если можно, Ваш вариант схемы кварцевого генератора на ТД. На картинке схема генератора "Нарцис" на ТД, 5 МГц.

Увидеть фазовые шумы можно, но как можно проверить долю названного шума, который вызван самим ТД? Предыдущие схемы в Ваших сообщениях были оптимальными с точки зрения минимизации фазового шума? Вероятно, такая задача перед разработчиками не ставилась...

Схема генератора "Нарцис" тоже, вероятно, неоптимальна в смысле схемотехники. Например, нет смысла соединять с общей шиной цепь КR и L2.

Мои схемы и рассуждения взяты из "Радиопередающие устройства на полупроводниковых устройствах. Проектирование и расчёт. Советское радио. 1973 г.", стр.245, например.

P.S. В книге даны базовые схемы генераторов без привязки к конкретному типу кварцевых резонаторов. Поэтому к каждому заданному типу КГ базовая схема генератора должна быть модифицирована соответствующим образом.

Edited by VNS

Share this post


Link to post
Share on other sites

Каким удивительным образом развивается тема! Сколько вариантов схем! Но давайте подумаем, автор говорил о размерах кварцевого резонатора 1х0.8х0.03мм3 частота 18 МГц, велика ли добротность такого кристалла? Я даже не уверен, что это именно AT-срез, точнее в контексте объемных волн. А если добротность не очень высокая, будет ли фликкер-шум активного элемента вносить существенный вклад в общую картину? Есть формула Лисона, устанавливающая однозначную связь между фликкером активного элемента, добротностью и фазовым шумом, а значит и частотной стабильностью. Что-то мне подсказывает, что только при больших отстройках будет разница (подразумевается отсутствие грубых нарушений условий генерации), но так ли она важна для оценки частотной стабильности? Потом, на досуге, обязательно проверю.

 

Отдельно вопрос автору: не сомневаетесь, что достоверно измеряете частоту? Скорость измерения частоты (интервал измерения, период усреднения оценки)? Намекаю на другую методику измерения, другого параметра, подумайте (поищите) какого. Дальше встанет вопрос: а нужен ли термостат, точнее "сумасшедшая" стабильность поддержания температуры?

Share this post


Link to post
Share on other sites
...Сколько вариантов схем!

... о размерах кварцевого резонатора 1х0.8х0.03мм3 частота 18 МГц, велика ли добротность такого кристалла? Я даже не уверен, что это именно AT-срез, точнее в контексте объемных волн. А если добротность не очень высокая, будет ли фликкер-шум активного элемента вносить существенный вклад в общую картину?

... Есть формула Лисона, устанавливающая однозначную связь между фликкером активного элемента, добротностью и фазовым шумом, а значит и частотной стабильностью.

...нужен ли термостат, точнее "сумасшедшая" стабильность поддержания температуры?

Количество схем определяется отсутствием грамотно определённых технических требований к схемам КГ.

С уменьшением размеров уменьшается площадь конденсатора возбуждения кристалла и масса механического резонатора, что определяет предел возможного использования ёмкостной связи КР в цепи обратной связи генератора. Возможно, вариант с использованием магнитного поля для возбуждения колеблющихся масс резонатора будет одним из оптимальных вариантов схемы КГ.

Наличие формулы не означает соответствие математической модели КГ реальной физической конструкции. Вывод формулы сделан на основе каких-то допущений, о которых автор, возможно, не сообщает.

Термостат пригодится для проверки возможности работы КГ без термостата вообще в процессе разработки новой конструкции КР...

P.S. Предположительно, ТС определил на своих графиках нестабильность и разброс силы прижима проверяемых резонаторов в устройстве к контактам. Иногда ларчик открывается просто...

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Малых по размерам кристаллов на частоты в районе 20 МГц с хорошей добротностью не встречал и к сожалению прямого подтверждения в литературе с ходу найти сложно. Факторов роста добротности с увеличением размера кристалла может быть много - это и более высокое соотношение диаметра к толщине (меньше процент отражения волн от боковых граней и держателей), и возможность создания более сложной геометрии (плоско-выпуклой и др. модификации), оптимизации ее с целью уменьшения потерь на паразитные моды, да и возможно просто работает принцип умножения добротности за счет представления большого кристалла, как совокупности маленьких. Но изменение эквивалентной емкости не считаю существенным фактором, влияющим на параметры резонатора, меняется эквивалентное характеристическое сопротивление, которое можно трансформировать цепями согласования в любое другое. С магнитными полями немного перебор, у кварца магнитная проницаемость равна 1. Формула Лисона лишь математически наиболее точно аппроксимирует форму фазовых шумов, а уменьшение влияния фликкера активного элемента на фазовые шумы с уменьшением добротности резонатора было известно давно и неоднократно подтверждено. Поэтому спор о выборе конкретной схемы генератора считаю здесь не совсем уместным, все будет зависеть от нагруженной добротности или иначе коэффициента связи, о выборе и оптимизации которого можно и нужно говорить. Речь о термостате была намеком на переход от абсолютных измерений к относительным, кстати очень интересная тема для обсуждений, есть все основания для исключения температурных зависимостей из результатов измерений.

Share this post


Link to post
Share on other sites
...С магнитными полями немного перебор...

Если 1/2 частоты магнитного поля в феррите, например, совпадает с частотой механического резонанса, то получится аналог кварцевого резонатора.

Edited by VNS

Share this post


Link to post
Share on other sites
Имеем обыкновенный генератор на инверторе, по схеме Пирса.

......

Вопрос - как оценить влияние схемы генератора на долговременную стабильность частоты кварцевого резонатора?

Может для оценки влияния изменить значения R и С.

Сделал опыт для сравнения. Кварц 20,5 МГц, инвертор NC7WZU04P.

В генераторе по вышеприведённой схеме изменил номиналы. Вместо резистора 1 М, резистор 3 кОм, ёмкости конденсаторов увеличены. Спектры ФШ на картинке.

post-27551-1426843079_thumb.jpg

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Сделал опыт для сравнения.

Как Вы думаете, как можно оценить и померить коэффициент связи?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this