[Гость vitzap]

Добрый день.

 

Не могу разобраться в причинах высокого энергопотребления кварцевого генератора на 74lvc1gx04. Собираю по схеме из datasheet. Частота генератора - 4МГц. Потребление порядка 7мА, что для моей задачи неприемлемо. От величины нагрузочных конденсаторов на кварце потребление почти не зависит, также практически не зависит от наличия нагрузки (нагрузка - порт ПЛИС через резистор 100 Ом). Интрига в том, что аналогичный генератор на одиночном гейте ИЛИ-НЕ (lvc1g02) потреблял менее 500мкА. И тут захотелось мне буферизированный выход...

[Гость vitzap]

Еще интересное: вот в этой статье http://www.ti.com/lit/an/szza043/szza043.pdf в приложении B указано, что такое потребление нормально для этой схемы. И это меня вводит в ступор - чем же принципиально отличается выход инвертора от выхода ИЛИ-НЕ?

[_4afc_ 25]

1 hour ago, vitzap said:

Частота генератора - 4МГц.  (нагрузка - порт ПЛИС через резистор 100 Ом). И тут захотелось мне буферизированный выход...

Что за ПЛИС?

Обязательно кварцованный генератор?

Зачем буферизация для ПЛИС?

[Гость vitzap]

ПЛИС семейства Lattice MachXO2 1200ZE. В схеме 2 почти идентичных тактовых генератора, 2-й генератор с подстройкой, чтобы расстройка генераторов была фиксированной. Буферизация - это, скажем, моя блажь, чтобы "развязать" кварц и нагрузку.

[rloc 43]

gx04 работает в линейном режиме, один транзистор (точнее комплементарная пара), усиление небольшое. С точки зрения стабильности частоты это лучше. Если оставаться в линейном режиме, то можно уменьшить рабочий ток понижением напряжения питания или просто резистором последовательно с VCC. Амплитуда меньше, но с другой стороны не всегда нужно rail-to-rail, можно подключить генератор через конденсатор на резистивный делитель VCC/2.

 

 

3 часа назад, vitzap сказал:

Еще интересное: вот в этой статье http://www.ti.com/lit/an/szza043/szza043.pdf

Известная статья. Как только включают резистор Rs последовательно с LVC (стр.13), ток потребления тоже возрастает и скорее будет больше 8мА. Там же приведена зависимость частотной стабильности от линейности схемы.

 

 

[Гость vitzap]

То есть схемотехника gx04 существенно отличается от 1g02, благодаря чему он пожирает ток?

[rloc 43]

Если соедините вход с выходом 1g02 через резистор (ООС), пусть 1МОм, то получите усилитель с большим потреблением. Схемотехника одинаковая. Внутри 1g02 больше последовательно включенных каскадов, больше усиление.

[Гость vitzap]

Но по факту получается наоборот - если вместо gx04 используется 1g02, ток потребления всего 500мкА. Пытаюсь понять, отчего так происходит. Может, есть более разумное решение для получения малопотребляющего кварцевого резонатора?

[rloc 43]

1 минуту назад, vitzap сказал:

ток потребления всего 500мкА

Из-за избыточного усиления и отсутствия должного согласования с кварцем 1g02 работает в ключевом режиме, с глубоким насыщением и отсечкой. В ключевом режиме любая CMOS схема потребляет минимальный ток, определяемый динамическими потерями на переключение.

[Plain 168]

[rloc 43]

4 часа назад, vitzap сказал:

Буферизация - это, скажем, моя блажь, чтобы "развязать" кварц и нагрузку.

Я бы сказал, буфер - это обязательное условие. Любая ПЛИС своим входом (как бы это не показалось странным) сильно влияет на генератор через проходные емкости из-за низкой ЭМС внутри кристалла.

[Гость vitzap]

1 hour ago, rloc said:

Из-за избыточного усиления и отсутствия должного согласования с кварцем 1g02 работает в ключевом режиме, с глубоким насыщением и отсечкой. В ключевом режиме любая CMOS схема потребляет минимальный ток, определяемый динамическими потерями на переключение.

Похоже, что не в этом дело - сигнал на выводах кварца все-таки синусоида. Уровни сигналов что в одном что в другом случае почти одинаковы.

[rloc 43]

Посмотрите непосредственно на выходе 1g02. Оцените прямоугольность сигнала. Полоса осциллографа и щупа должны быть раз в 10 больше основной гармоники. Щуп осциллографа должен быть с короткой землей, без длинного провода с "крокодилом".

[Гость vitzap]

На выходе 1g02 фронт порядка 5ns, на выходе 1gx04 - порядка 20ns. Почему-то фронт сильно затянут, отсюда и потребление.

[rloc 43]

2 часа назад, vitzap сказал:

Почему-то фронт сильно затянут, отсюда и потребление.

Что именно не понятно:

1. почему при затягивании фронта растет потребление? Тогда возвращаемся к сообщению Plain.

2. зачем нужно затягивание фронта? Тогда возвращаемся к статье TI о частотной стабильности. Более правильно было говорить о повышении линейности работы.

3. почему разные фронты с 1g02 и 1gx04? Тогда возвращаемся к 5-му сообщению, добавление резистора между выходом 1g02 и резонатором приведет к увеличению фронта, потребление станет таким же, если не больше. Резистор играет роль аттенюатора для снижения усиления:

4. как сделать потребление меньше с пологими фронтами? Тогда опять возвращаемся к 5-му сообщению, можно снижать напряжение питания схемы генератора.