Как осциллографом проверить кварц: Схемы для проверки кварцевых резонаторов. | Технические советы и не только

Содержание

Схемы для проверки кварцевых резонаторов. | Технические советы и не только

Мультиметр с функцией определения частоты не способен проверить кварцевый резонатор. Но, если собрать специальную схему, то резонатор начнёт работать и на экране появится значение частоты.

Работа на частоте 3.578 МГц.

Работа на частоте 3.578 МГц.

Существует много вариантов схем, но в этой статье рассмотрим только две. Первая схема с минимальным количеством деталей:

Простейшая схема для запуска и проверки кварцевых резонаторов.

Простейшая схема для запуска и проверки кварцевых резонаторов.

Используются следующие радиодетали: транзистор NPN 9018 или 9014 или КТ315;
3 резистора: 100 Ом, 1 кОм и 100 кОм;
4 конденсатора: 2 по 10 нФ (код на конденсаторе 103) и 2 по 100 пФ (код 101). Два последних подбираются по формуле 1000/F, где F – частота резонатора.
Питание 12 В, но может работать в более широком диапазоне, начиная от 1,2 В.

Вторая схема более сложная:

Схема на двух транзисторах.

Схема на двух транзисторах.

Используются 2 транзистора 9018 или другие подходящие, например, перечисленные выше.
3 резистора на 1 кОм, 2 резистора на 10 кОм и резистор на 100 Ом.
2 конденсатора на 10 нФ (103) и 2 на 150 пФ (151).

Они на фотографии ниже:

Резисторы и конденсаторы, используемые во второй схеме.

Резисторы и конденсаторы, используемые во второй схеме.

Эта схема начинает работать от 2,5 В и продолжает до 24 В. Но не все резонаторы выдают нужную частоту во всём диапазоне напряжений. Например, 3,579545 при 12 В запустился на частоте 10,6 МГц.

Повышенная частота работы. 10.6 МГц вместо 3.579 МГц.

Повышенная частота работы. 10.6 МГц вместо 3.579 МГц.

Кварц 27,145 работал только на такой гармонике:

9.047 МГц вместо 27.145 МГц.

9.047 МГц вместо 27.145 МГц.

Для возбуждения на нужной частоте не подошла ни первая, ни вторая схема. Причина мне не известна. Если Вы знаете, то буду рад получить соответствующий комментарий.

Для таких частот рекомендуется делать соединения между элементами как можно короче.

Ещё один удачно проверенный кварц:

Работа на заявленной частоте 4.43 МГц.

Работа на заявленной частоте 4.43 МГц.

Часовые кварцевые резонаторы вообще не запустились. Но их можно проверить, используя схему из часов. Выпаять родной резонатор, присоединить другой, подключить мультиметр через конденсатор 150 пФ к минусу и одному из выводов кварца. Рабочий даст такую частоту:

Частота кварца из часов.

Частота кварца из часов.

Так выглядит устройство для проверки из платы от кварцевых часов:

Часовая плата, переделанная для проверки разных кварцевых резонаторов.

Часовая плата, переделанная для проверки разных кварцевых резонаторов.

Вот что нам показывает Visual Analyser:

Visual Analyser показывает характеристики работы часового кварца.

Visual Analyser показывает характеристики работы часового кварца.

Visual Analyser является отличным виртуальным осциллографом для компьютера. Обзор программы. Ссылки на две статьи с применением этой программы: 1 и 2.

Благодарю Вас за то, что дочитали мою статью! Я старался для Вас, отблагодарите подпиской!
Если информация понравилась, ставьте лайки. Также буду рад комментариям!

когда нет частотомера / Хабр

В радиолюбительской практике, в силу ограниченности бюджета, часто возникает ситуация, когда тот или иной нужный для работы прибор недоступен. В такой ситуации приходится вычислять нужный параметр по результатам косвенных измерений, т.е. «сверлить пилой и пилить буравчиком».

В процессе отладки разрабатываемого мной устройства возникла необходимость провести калибровку цифрового синтезатора частоты в составе этого устройства. Задача является тривиальной при наличии частотомера электронно-счётного (ЭСЧ). Проблема же заключалась в том, что «взять взаймы» частотомер мне не удалось.

Если описать работу применённого в устройстве синтезатора частоты совсем просто, он образует на выходе сигнал с частотой Fs путём обработки входного сигнала от опорного генератора с частотой Fxo:

В качестве частотозадающего элемента опорного генератора был использован недорогой кварцевый резонатор с маркировкой на корпусе «

TXC 25.0F6QF

». Точное значение частоты сигнала опорного генератора известно не было. В настройках синтезатора опорная частота была указана константой

25000000 Hz

. Сам синтезатор частоты был запрограммирован на вывод сигнала частотой

9996 kHz

.

Для проверки работоспособности синтезатора был использован цифровой осциллограф Rigol DS1102E. В настройках канала было включено измерение частоты.

Осциллограф на выводах кварцевого резонатора показал измеренное значение 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10. 00 MHz. В принципе, это уже было неплохо: схема работала.

Аналогом калибровки частотозадающих цепей

методом биений

является методика настройки музыкальных инструментов по камертону. Звук, извлекаемый из инструмента, накладывается на звук камертона. Если тоны не совпадают, возникают хорошо заметные на слух «биения» частоты. Подстройка тона музыкального инструмента производится до появления «нулевых биений», т.е. состояния, когда частоты совпадают.

Проще всего калибровку синтезатора частоты методом биений было провести с использованием радиоприёмника с панорамным индикатором и сигнала радиостанции RWM в качестве контрольного сигнала.

В качестве контрольного приёмника использовался SoftRock RX Ensemble II с программой HDSDR. Шкала приёмника была ранее откалибрована по сигналам радиостанции RWM на всех трёх частотах: 4996000, 9996000 и 14996000 Hz. В качестве контрольного сигнала использовался сигнал радиостанции RWM на частоте 9996000 Hz.

На скриншоте виден приём секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz и приём выходного сигнала синтезатора на частоте, примерно, 9997970 Hz. При задании частоты синтезатора использовалась константа 25000000 Hz

(номинальная частота кварцевого резонатора). При проведении калибровки эта константа была умножена на отношение частот 9997970 Hz и 9996000 Hz. В результате было получено значение реальной частоты запуска кварцевого резонатора 25004927 Hz. Это значение было занесено константой в прошивку устройства. На скриншоте показан результат проведения калибровки:

Частота выходного сигнала синтезатора 9996 kHz точно соответствует частоте приёма секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz.

После проведения калибровки осциллограф показал на выводах кварцевого резонатора – 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz, т.е. те же самые значения, что и до калибровки.

В Перми в светлое время суток стабильно принимается сигнал RWM на частоте 9996 kHz, а в тёмное время суток – на частоте 4996 kHz. Если прохождение радиоволн нестабильно, и сигналы RWM не принимаются, на

сайте hfcc.
org

можно найти частоты и расписание работы вещательных радиостанций.

Несущие сигналы вещательных станций тоже можно, при необходимости, использовать в качестве контрольных, т.к. они обычно имеют отклонение частоты не более 10 Hz от частоты вещания.

Краткие выводы

Наиболее простой и точный способ измерения частоты сигнала в радиодиапазоне — измерение частоты электронно-счётным частотомером.

Получить приблизительное значение частоты сигнала можно, приняв его на контрольный приёмник с калиброванной шкалой.

Получить при использовании контрольного приёмника точное значение частоты сигнала можно по «нулевым биениям» измеряемого сигнала с контрольным сигналом, полученным от эталонного источника.

Необходимые дополнения:

Калибровку синтезатора можно было бы провести:

  1. Конечно же, с помощью ЭСЧ.
  2. Методом биений с помощью профессионального приёмника без панорамного индикатора, например, Р-326, Р-326М, Р-250М2 и т.п. и сигналов RWM «на слух».
    Это было бы не так наглядно, как с панорамным индикатором, и заняло бы больше времени.
  3. С помощью калиброванного генератора и осциллографа по фигурам Лиссажу. Выглядит очень эффектно, но требует дополнительного недешёвого оборудования.

И ещё, область применения радиолюбителями радиоприёмников, упомянутых выше, очень широка. Они применяются для наблюдения за эфиром, для контроля прохождения радиоволн, для контрольного прослушивания сигналов при настройке радиостанций и т.п.

Проверка кварца на работоспособность. Тестер кварцевых резонаторов. Возможные причины выхода из строя

Предлагаем к рассмотрению очередное устройство, которое было сделано несколько дней назад. Это тестер кварцевых резонаторов для проверки эффективности (работоспособности) кварцев, используемых во многих приборах, хотя бы в электронных часах. Вся система предельно простая, но именно эта простота и требовалась.

Тестер состоит из нескольких электронных компонентов:

  • 2 транзисторы NPN BC547C
  • 2 конденсаторы 10nF
  • 2 конденсаторы 220pF
  • 2 резисторы 1к
  • 1 резистор 3k3
  • 1 резистор 47k
  • 1 светодиод

Питание от 6 батареек AA 1. 5 В (или Кроны). Корпус изготовлен из коробочки от конфет и оклеен цветной лентой.

Принципиальная схема тестера кварцев

Схема выглядит следующим образом:

Второй вариант схемы:

Для проверки вставляем в SN1 кварц, после чего переключаем переключатель в положение ON. Если светодиод горит ярким светом – кварцевый резонатор исправен. А если после включения светодиод не горит или горит очень слабо, значит мы имеем дело с поврежденным радиоэлементом.

Конечно эта схема скорее для начинающих, представляющая из себя простой кварцевый тестер без определения частоты колебаний. T1 и XT сформировали генератор. C1 и C2 – делитель напряжения тока для генератора. Если кварц живой, то генератор будет работать хорошо, и его выходное напряжение будет выпрямлено элементами С3, С4, D1 и D2, транзистор Т2 откроется и светодиод зажгётся. Тестер подходит для тестирования кварцев 100 кГц – 30 МГц.

Частотомер – полезный прибор в лаборатории радиолюбителя (особенно, при отсутствии осциллографа). Кроме частотомера лично мне часто недоставало тестера кварцевых резонаторов – слишком много стало приходить брака из Китая. Не раз случалось такое, что собираешь устройство, программируешь микроконтроллер, записываешь фьюзы, чтобы он тактировался от внешнего кварца и всё – после записи фьюзов программатор перестаёт видеть МК. Причина – “битый” кварц, реже – “глючный” микроконтроллер (или заботливо перемаркированый китайцами с добавлением, например, буквы “А” на конце). И таких неисправных кварцев мне попадалось до 5% из партии. Кстати, достаточно известный китайский набор частотомера с тестером кварцев на PIC-микроконтроллере и светодиодном дисплее с Алиэкспресса мне категорически не понравился, т.к. часто вместо частоты показывал то ли погоду в Зимбабве, то ли частоты “неинтересных” гармоник (ну или это мне не повезло).

Сразу хотелось бы сказать, что проверить кварцевый резонатор с помощью мультиметра не получится . Для проверки кварцевого резонатора с помощью осциллографа необходимо подключить щуп к одному из выводов кварца, а земляной крокодил к другому, но такой способ не всегда даёт положительный результат , далее описано почему.
Одна из основных причин выхода из строя кварцевого резонатора – банальное падение, поэтому если перестал работать пульт от телевизора, брелок от сигнализации автомобиля, то первым делом необходимо его проверить. Проверить генерацию на плате не всегда получается потому, что щуп осциллографа имеет некоторую ёмкость, которая обычно составляет около 100pF, то есть, подключая щуп осциллографа, мы подключаем конденсатор номиналом 100pF. Так как номиналы ёмкостей в схемах кварцевых генераторов составляют десятки и сотни пикофарад, реже нанофарады, то подключение такой ёмкости вносит значительную ошибку в расчётные параметры схемы и соответственно может привести к срыву генерации. Ёмкость щупа можно уменьшить до 20pF, если установить делитель на 10, но и это не всегда помогает.

Исходя из выше написанного можно сделать вывод, что для проверки кварцевого резонатора нужна схема, при подключении к которой щупа осциллографа не будет срываться генерация, то есть схема должна не чувствовать ёмкость щупа. Выбор пал на генератор Клаппа на транзисторах, а для того чтобы не срывалась генерация к выходу подключён эмиттерный повторитель.


Если поставить плату на просвет видно, что с помощью сверла получаются аккуратненькие пятачки, если сверлить шуруповёртом, то почти аккуратненькие). По сути это тот же монтаж на пятачках, только пятачки не наклеиваются, а сверлятся.


Фотографию сверла можно увидеть ниже.


Теперь давайте перейдём непосредственно к проверке кварцев. Сначала возьмём кварц на 4.194304MHz.


Кварц на 8MHz.


Кварц на 14.31818MHz.


Кварц на 32MHz.


Хотелось бы несколько слов сказать про гармоники, Гармоники – колебания на частоте кратной основной, если основная частота кварцевого резонатора 8MHz, то гармониками в этом случае называют колебания на частотах: 24MHz – 3-я гармоника, 40MHz – 5-я гармоника и так далее. У кого-то мог возникнуть вопрос, почему в примере только нечётные гармоники, потому что кварц на чётных гармониках работать не может!!!

Кварцевого резонатора на частоту выше 32MHz у меня не нашлось, но даже этот результат можно считать отличным.
Очевидно, что для начинающего радиолюбителя предпочтителен способ без использования дорогостоящего осциллографа, поэтому ниже изображена схема для проверки кварца с помощью светодиода. Максимальная частота кварца, который удалось проверить с помощью этой схемы составляет 14MHz, следующий номинал который у меня был это 32MHz, но с ним генератор уже не запустился, но от 14MHz до 32MHz большой промежуток, скорее всего до 20MHz будет работать.

Нет в наличии

Сообщить

о поступлении на склад

В избранное

Набор компонентов для сборки частотомера с функцией тестера кварцевых резонаторов.

Простой и недорогой, разработанный на базе PIC микроконтроллера с возможностью учитывать при измерениях частотный сдвиг супергетеродинных приемников с пятизначным светодиодным индикатором, удобный и интуитивно понятный.

Функции
  • Разрешение дисплея автоматически переключается, чтобы обеспечить максимальную точность считывания значения при 5-тизначном индикаторе.
    Так же автоматически изменяется длительность измерения (gate time) в течение которого происходит подсчет импульсов на входе
  • Если частотомер используется для измерений в коротковолновых приемниках или передатчиках вам может потребоваться добавить или вычесть значение частотного сдвига из измеряемой частоты. Частота смещения во многих случаях равна промежуточной частоте, поскольку частотомер обычно подключается к генератору переменной частоты приемника.
  • Для измерения частоты генерации кварца просто подключите его к разъему с названием «Испытываемый кварц»

Дополнительная информация

Основные возможности:

Диапазон измерения частоты: 1 Гц – 50 МГц

Измерение кварцев общего применения в частотой генерации в диапазоне: 1МГц – 50 МГц

Автоматическое переключение диапазонов

Программируемые настройки прибавляемой и вычитаемой величины частотного сдвига при настройках и измерениях в УКВ приемниках и передатчиках.

Максимальное входное напряжение 5 Вольт

Режим энергосбережения при питании от автономного источника тока

Возможно использование 5В от USB интерфейса

Минимальное количество компонентов, простая сборка и настройка

Вопросы и ответы
  • Здравствуйте, могу ли я заказать этот товар в количестве 1 штуки?
    • Да, конечно можете!
  • Здравствуйте. Какой интервал напряжений измеряемой частоты допустим на входе в режиме частотомера?
    • Уровень ТТL логики, до 5 Вольт
  • привет. ккаое максимальное входное напряжение у этого частотомера?
  • Здравствуйте, когда поступит в продажу данный конструктор, в частности, в магазин Чип и Дип?
    • Добрый день! Товар сейчас в стадии приемки на склад готовой продукции, думаю в течение недели он будет доступен для заказа через наш интернет-магазин. По поводу Чипа и Дипа – этот вопрос надо задать непосредственно им.
  • Доброго времени суток! Подскажите в чем дело. Частотомер все время показывает одно и тоже число. 65.370
    • Первый раз слышим о такой проблеме. при правильной сборке устройство начинает работать сразу и не требует настройки. Смотрите монтаж и правильность установки всех компонентов. Номинал постоянный резисторов перед установкой необходимо контролировать мультиметром.

Главная особенность данного частотомера:
применён высокостабильный TCXO (Термо-Компенсированный Опорный Генератор). Применение технологии TCXO, позволяет сразу, без предварительного прогрева, обеспечивать заявленную точность измерения частот.

Технические характеристики частотомера FC1100-M3:

параметр минимум норма максимум
Диапазон измеряемых частот 1 Гц. 1100 МГц.
Дискретность отсчета частоты от 1 до 1100 МГц 1 кГц.
Дискретность отсчета частоты от 0 до 50 МГц 1 Гц.
Уровень входного сигнала для входа “A” (от 1 до 1100 МГц). 0,2 В.* 5 В. **
Уровень входного сигнала для входа “B” (от 0 до 50 МГц). 0,6 В. 5 В.
Период обновления показаний 1 раз/сек
Тестирование кварцевых резонаторов 1 МГц 25 МГц
Напряжение питания/потребляемый ток (Mini-USB) +5В./300мА
Стабильность частоты @19,2МГц, при температуре -20С…+80С 2ppm (TCXO)

Отличительные особенности частотомеров линейки FC1100 в частности:

Высокостабильный опорный генератор TCXO (стабильность не хуже +/-2 ppm).
Заводская калибровка.
Независимое одновременное измерение двух частот (Вход “A” и Вход “B”).
Вход “B”: Обеспечивает дискретность измерения частоты 1 Гц.
Вход “B” имеет полноценный аналоговый регулятор порога срабатывания входного компаратора (MAX999EUK), что даёт возможность измерять в том числе и зашумленные гармониками сигналы, отстраивая порог срабатывания компаратора в чистый участок периодического сигнала.
Вход “A” позволяет дистанционно измерять частоту портативных УКВ радиостанций на расстоянии нескольких метров, при использовании короткой антенны.
Функция быстрого тестирования кварцевых резонаторов от 1 до 25 МГц.
Современный TFT цветной дисплей с экономичной подсветкой.
Изготовитель не использует ненадежные электролитические конденсаторы. Вместо них применяются современные высококачественные SMD керамические конденсаторы значительных емкостей.
Унифицированное питание через разъём Mini-USB (+5v). Шнур питания Mini-USB – поставляется в комплекте.
Конструктив частотомера оптимизирован для встраивания в плоскую переднюю панель любого корпуса. В комплекте поставляются нейлоновые изолирующие стойки М3*8мм., для обеспечения зазора между передней панелью и печатной платой частотомера.
Изготовитель гарантирует, что не используются технологии запрограммированного старения, широко распространившиеся в современной технике.
Изготавливается в России. Мелкосерийное производство. Контроль качества на каждом этапе производства.
При производстве используются лучшие паяльные пасты, безотмывочные флюсы и припои.
С 22 ноября 2018 г. в продаже частотомер FC1100-M3. Вот его ВСЕ отличия и преимущества:
Повышена стабильность работы входного компаратора, его чувствительность, линейность.
Обновлена прошивка. Оптимизирована работа схемы.
По многочисленным просьбам в комплект добавлен переходник SMA-BNC, позволяющий пользоваться многочисленными стандартными кабелями, в том числе и осциллографическими щупами с разъёмами BNC.

Габариты печатной платы прибора FC1100-M3: 83мм*46мм.
Дисплей цветной TFT LCD с подсветкой (диагональ 1,44″ = 3,65см).
* Чувствительность по DataSheet MB501L (параметр “Input Signal Amplitude”: -4,4dBm = 135 мВ@50 Ом соответственно).
** Верхний предел входного сигнала ограничен мощностью рассеивания защитных диодов B5819WS (0,2 Вт*2 шт).

Обратная сторона частотомера FC1100-M3

Режим измерения частоты кварца в частотомерах FC1100-M2 и FC1100-M3


Схема компаратора/формирователя входного сигнала 0…50 МГц.

Схема делителя частоты входного сигнала 1…1100 МГц.

Краткое описание частотомера FC1100-M3:

Частотомер FC1100-M3 имеет два раздельных канала измерения частоты.
Оба канала частотомера FC1100-M3 работают независимо друг от друга, и могут использоваться для измерения двух различных частот одновременно.
При этом, оба значения измеренной частоты одновременно отображаются на дисплее.
“Вход A” – (Тип разъёма SMA-FEMALE) Предназначен для измерения относительно высокочастотных сигналов, от 1 МГц до 1100 МГц. Нижний порог чувствительности этого входа составляет чуть менее 0,2 В., а верхний порог – ограничивается на уровне 0,5…0,6 В. защитными диодами, включенными встречно-параллельно. Нет смысла подавать на этот вход значительные напряжения, ибо напряжения, выше порога открывания защитных диодов будут ограничиваться.
Примененные диоды позволяют рассеивать мощность не более 200 мВт., защищая вход микросхемы делителя MB501L. Не подключайте этот вход непосредственно к выходу передатчиков значительной мощности (более 100 мВт). Для измерения частоты источников сигнала амплитудой более 5 В., или значительной мощности – используйте внешний делитель напряжения (аттенюатор) или переходной конденсатор малой ёмкости (единицы пикофарад), включенный последовательно. При необходимости измерения частоты передатчика – обычно достаточно короткого отрезка провода в качестве антенны, включенного в разъём частотомера, и расположенного на небольшом расстоянии от антенны передатчика или можно использовать подходящую антенну “резинка” от портативных радиостанций, подключенную к разъёму SMA.

“Вход B” – (Тип разъёма SMA-FEMALE) Предназначен для измерения относительно низкочастотных сигналов, от 1 Гц до 50 МГц. Нижний порог чувствительности этого входа ниже, чем у “Входа A”, и составляет 0,6 В., а верхний порог – ограничивается защитными диодами на уровне 5 В.
При необходимости измерения частоты сигналов, амплитудой более 5 В., используйте внешний делитель напряжения (аттенюатор). На этом входе использован высокоскоростной компаратор MAX999.
Входной сигнал подается на неинвертирующий вход компаратора, и сюда же подключен резистор R42, увеличивающий аппаратный гистерезис компаратора MAX999 до уровня 0,6 В. На инвертирующий вход компаратора MAX999, с переменного резистора R35, подается напряжение смещения, задающее уровень срабатывания компаратора. При измерении частоты зашумленных сигналов, необходимо вращением ручки переменного резистора R35 – добиться устойчивых показаний частотомера. Наибольшая чувствительность частотомера реализуется в среднем положении ручки переменного резистора R35. Вращение против часовой стрелки – снижает, а по часовой стрелке – увеличивает пороговое напряжение срабатывания компаратора, позволяя сдвигать порог срабатывания компаратора на незашумленный участок измеряемого сигнала.

Кнопкой “Управление”, осуществляется переключение между режимом измерения частоты “Вход B” и режимом тестирования кварцевых резонаторов.
В режиме тестирования кварцевых резонаторов, к крайним контактам панели “Кварц Тест” – необходимо подключить тестируемый кварцевый резонатор, с частотой от 1 МГц до 25 МГц. Средний контакт этой панели – можно не подключать, он соединён с “общим” проводом прибора.

Обратите внимание, что в режиме тестирования кварцевых резонаторов, при отсутствии тестируемого кварца в панели, наблюдается постоянная генерация на относительной высокой частоте (от 35 до 50 МГц).
Также, следует заметить, что при подключении исследуемого кварцевого резонатора, частота генерации будет несколько выше его типовой частоты (в пределах единиц килогерц). Это определяется параллельным режимом возбуждения кварцевого резонатора.
Режим тестирования кварцевых резонаторов с успехом можно использовать для подбора одинаковых кварцевых резонаторов для лестничных многокристальных кварцевых фильтров. При этом, основной критерий подбора кварцевых резонаторов – максимально близкая частота генерации подбираемых кварцев.

Разъёмы, применяемые в частотомере FC1100-M3:

Источник питания для Частотомера FC1100-M3:

Частотомер FC1100-M3 оборудован стандартным разъёмом Mini-USB с напряжением питания +5,0 Вольт.
Потребляемый ток (не более 300 мА) – обеспечивает совместимость с большинством источников питания напряжения USB.
В комплекте имеется кабель “Mini-USB” “USB A”, который позволяет питать частотомер от любого устройства, обладающего таким разъёмом (Персональный Компьютер, Ноутбук, USB-HUB, Блок Питания USB, Сетевое Зарядное Устройство USB) и так далее.

Для автономного питания Частотомера FC1100-M3 – оптимально подходят широко-распространенные батареи “Power Bank”, со встроенными Литий-Полимерными аккумуляторами, используемые обычно для питания аппаратуры, обладающей разъёмами USB. В этом случае, помимо явного удобства, бонусом вы получаете гальваническую развязку от сети и/или питающего устройства, что немаловажно.


Частотомер с функцией тестера кварцевых резонаторов. Разъёмы, применяемые в частотомере FC1100-M3

Сразу хотелось бы сказать, что проверить кварцевый резонатор с помощью мультиметра не получится . Для проверки кварцевого резонатора с помощью осциллографа необходимо подключить щуп к одному из выводов кварца, а земляной крокодил к другому, но такой способ не всегда даёт положительный результат , далее описано почему.
Одна из основных причин выхода из строя кварцевого резонатора – банальное падение, поэтому если перестал работать пульт от телевизора, брелок от сигнализации автомобиля, то первым делом необходимо его проверить. Проверить генерацию на плате не всегда получается потому, что щуп осциллографа имеет некоторую ёмкость, которая обычно составляет около 100pF, то есть, подключая щуп осциллографа, мы подключаем конденсатор номиналом 100pF. Так как номиналы ёмкостей в схемах кварцевых генераторов составляют десятки и сотни пикофарад, реже нанофарады, то подключение такой ёмкости вносит значительную ошибку в расчётные параметры схемы и соответственно может привести к срыву генерации. Ёмкость щупа можно уменьшить до 20pF, если установить делитель на 10, но и это не всегда помогает.

Исходя из выше написанного можно сделать вывод, что для проверки кварцевого резонатора нужна схема, при подключении к которой щупа осциллографа не будет срываться генерация, то есть схема должна не чувствовать ёмкость щупа. Выбор пал на генератор Клаппа на транзисторах, а для того чтобы не срывалась генерация к выходу подключён эмиттерный повторитель.


Если поставить плату на просвет видно, что с помощью сверла получаются аккуратненькие пятачки, если сверлить шуруповёртом, то почти аккуратненькие). По сути это тот же монтаж на пятачках, только пятачки не наклеиваются, а сверлятся.


Фотографию сверла можно увидеть ниже.


Теперь давайте перейдём непосредственно к проверке кварцев. Сначала возьмём кварц на 4.194304MHz.


Кварц на 8MHz.


Кварц на 14.31818MHz.


Кварц на 32MHz.


Хотелось бы несколько слов сказать про гармоники, Гармоники – колебания на частоте кратной основной, если основная частота кварцевого резонатора 8MHz, то гармониками в этом случае называют колебания на частотах: 24MHz – 3-я гармоника, 40MHz – 5-я гармоника и так далее. У кого-то мог возникнуть вопрос, почему в примере только нечётные гармоники, потому что кварц на чётных гармониках работать не может!!!

Кварцевого резонатора на частоту выше 32MHz у меня не нашлось, но даже этот результат можно считать отличным.
Очевидно, что для начинающего радиолюбителя предпочтителен способ без использования дорогостоящего осциллографа, поэтому ниже изображена схема для проверки кварца с помощью светодиода. Максимальная частота кварца, который удалось проверить с помощью этой схемы составляет 14MHz, следующий номинал который у меня был это 32MHz, но с ним генератор уже не запустился, но от 14MHz до 32MHz большой промежуток, скорее всего до 20MHz будет работать.

Поводом для создания этого прибора послужило немалое количество накопившихся кварцевых резонаторов как купленных, так и выпаянных с разных плат, причём на многих отсутствовали всякие обозначения. Путешествуя по бескрайним просторам интернета и пробуя собрать и запустить различные схемы кварцевых тестеров, было решено придумать что-нибудь своё. После многих экспериментов с разными генераторами как на разных цифровых логиках, так и на транзисторах, остановил выбор на 74HC4060, правда устранить автоколебания тоже не удалось, но как оказалось при работе устройства это не создаёт помехи.

Схема измерителя кварцев

За основу устройства взяты два генератора CD74HC4060 (74HC4060 не было в магазине, но судя по даташиту они ещё «круче»), один работает на низкой частоте, второй на высокой. Самыми низкочастотными какие у меня были, оказались часовые кварцы, а самым высокочастотным оказался негармониковый кварц на 30 МГц. Генераторы из-за их склонности к самовозбуждению было решено переключать просто коммутируя напряжение питания, о чём индицируют соответствующие светодиоды. После генераторов установил повторитель на логике. Возможно вместо резисторов R6 и R7 лучше установить конденсаторы (сам я не проверял).

Как оказалось, в устройстве запускаются не только кварцы, но и всякие фильтры о двух и более ногах, которые с успехом и были подключены в соответствующие разъёмы. Один «двуногий» похожий на керамический конденсатор запустился на 4 МГЦ, который после был с успехом применён вместо кварцевого резонатора.

На снимках видно, что применены два вида разъёмов для проверки радиодеталей. Первый сделан из частей панелек – для выводных деталей, а второй представляет фрагмент платы приклеенный и припаянный к дорожкам через соответствующие отверстия – для SMD кварцевых резонаторов. Для вывода информации применён упрощённый частотомер на микроконтроллере PIC16F628 или PIC16F628A, который автоматически переключает предел измерения, то есть на индикаторе частота будет или в кГц или в МГц. О деталях устройства Часть платы собрана на выводных деталях, а часть на SMD. Плата разработана под ЖКИ индикатор “Винстар” однострочный Wh2601A (это тот у которого контакты слева вверху), контакты 15 и 16, служащие для подсветки, не разведены, но кому надо может для себя добавить дорожки и детали. Я не развёл подсветку так как применил индикатор без подсветки от какого-то телефона на таком-же контроллере, но сначала стоял винстаровский. Кроме Wh2601A можно применить Wh2602B – двухстрочный, но вторая строка задействована не будет. Вместо транзистора, что на схеме можно применить любой такой же проводимости желательно с бОльшим h31. На плате разведены два входа питания, один от мини USB, другой через мост и 7805. Также предусмотрено место под стабилизатор в другом корпусе.

Настройка прибора

При настройке кнопкой S1 включить режим НЧ (загорится светодиод VD1) и воткнув в соответствующий разъём кварцевый резонатор на 32768Гц (желательно с материнской платы компьютера) подстроечным конденсатором С11 установить на индикаторе частоту 32768Гц. Резистором R8 устанавливается максимальная чувствительность. Все файлы – платы, прошивки, даташиты на используемые радиоэлементы и другое, скачайте в архиве. Автор проекта- nefedot.

АРХИВ:

Поводом для создания этого прибора послужило немалое количество накопившихся кварцевых резонаторов как купленных, так и выпаянных с разных плат, причём на многих отсутствовали всякие обозначения. Путешествуя по бескрайним просторам интернета и пробуя собрать и запустить различные , было решено придумать что-нибудь своё. После многих экспериментов с разными генераторами как на разных цифровых логиках, так и на транзисторах, остановил выбор на 74HC4060, правда устранить автоколебания тоже не удалось, но как оказалось при работе устройства это не создаёт помехи.

Схема измерителя кварцев

За основу устройства взяты два генератора CD74HC4060 (74HC4060 не было в магазине, но судя по даташиту они ещё «круче»), один работает на низкой частоте, второй на высокой. Самыми низкочастотными какие у меня были, оказались часовые кварцы, а самым высокочастотным оказался негармониковый кварц на 30 МГц. Генераторы из-за их склонности к самовозбуждению было решено переключать просто коммутируя напряжение питания, о чём индицируют соответствующие светодиоды. После генераторов установил повторитель на логике. Возможно вместо резисторов R6 и R7 лучше установить конденсаторы (сам я не проверял).

Как оказалось, в устройстве запускаются не только кварцы, но и всякие фильтры о двух и более ногах, которые с успехом и были подключены в соответствующие разъёмы. Один «двуногий» похожий на керамический конденсатор запустился на 4 МГЦ, который после был с успехом применён вместо кварцевого резонатора.

На снимках видно, что применены два вида разъёмов для проверки радиодеталей. Первый сделан из частей панелек – для выводных деталей, а второй представляет фрагмент платы приклеенный и припаянный к дорожкам через соответствующие отверстия – для SMD кварцевых резонаторов. Для вывода информации применён упрощённый частотомер на микроконтроллере PIC16F628 или PIC16F628A, который автоматически переключает предел измерения, то есть на индикаторе частота будет или в кГц или в МГц .

О деталях устройства

Часть платы собрана на выводных деталях, а часть на SMD. Плата разработана под ЖКИ индикатор “Винстар” однострочный Wh2601A (это тот у которого контакты слева вверху), контакты 15 и 16, служащие для подсветки, не разведены, но кому надо может для себя добавить дорожки и детали. Я не развёл подсветку так как применил индикатор без подсветки от какого-то телефона на таком-же контроллере, но сначала стоял винстаровский. Кроме Wh2601A можно применить Wh2602B – двухстрочный, но вторая строка задействована не будет. Вместо транзистора, что на схеме можно применить любой такой же проводимости желательно с бОльшим h31. На плате разведены два входа питания, один от мини USB, другой через мост и 7805. Также предусмотрено место под стабилизатор в другом корпусе.

Настройка прибора

При настройке кнопкой S1 включить режим НЧ (загорится светодиод VD1) и воткнув в соответствующий разъём кварцевый резонатор на 32768Гц (желательно с материнской платы компьютера) подстроечным конденсатором С11 установить на индикаторе частоту 32768Гц. Резистором R8 устанавливается максимальная чувствительность. Все файлы – платы, прошивки, даташиты на используемые радиоэлементы и другое, скачайте в архиве . Автор проекта – nefedot .

Обсудить статью ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЧАСТОТЫ КВАРЦЕВ

4 тестера кварцевых резонаторов


Правильное функционирование кристалла кварца можно проверить, включив его в схему генератора или фильтра. На рисунке 1 – схема, разработанная К.Тавернье (Франция).
Поскольку частоты кристаллов, с которыми приходится иметь дело, могут перекрывать очень широкий диапазон от 1 до 50 МГц, схема представляет собой широкодиапазонный генератор. На транзисторе Т1 собран апериодический генератор.
Если тестируемый кварц исправен, то на эмиттере Т1 будет присутствовать псевдосинусоидальный сигнал на основной частоте кристалла. Этот сигнал выпрямляется диодами D2, D1 и, когда напряжение на конденсаторе С4 достигнет величины, достаточной для открытия транзистора Т2, начинает светиться светодиод в коллекторной цепи Т2. Это говорит об исправности кварца. Для определения частоты колебаний можно подсоединить частотомер или осциллограф параллельно резистору R2.


На рисунке 2 – звуковой испытатель из рубрики «за рубежом» журнала РАДИО №12, 1998г.
Микросхема 4060 представляет собой двоичный счётчик, в составе которого имеется генератор. Если собрать эту схему, генерация возникает на основной частоте резонатора. Затем делители микросхемы понижают частоту до звуковой, которую слышно в низкоомной звуковой головке. Опытный образец испытателя уверенно работал с резонаторами от 1 до 27 МГц. В последнем случае частота на выходе была около 6,6 кГц. Отечественный аналог 4060 – микросхема типа 1051ХЛ2.


На рисунке 3 – тестер, который я слепил на скорую руку лет 5-6 назад. Похожих схем в литературе и интернете полно. В этой схеме заводятся кварцы 1…30 МГц. По показаниям микроамперметра можно оценить активность кварца.
Следует иметь в виду, что кварцы с частотой выше 20 МГц – как правило, гармониковые. Поэтому, при испытании кварца на 32 МГц, он «завёлся» на своей основной частоте 10,67 МГц, что и показал частотомер.

Как спаял, так и хранится он в коробочке, плату и корпус делать облом.

Широкодиапазонный генератор, конечно, универсален и, в большинстве случаев, полезен. Однако малоактивный кварц может в нём не завестись. Но не следует спешить его выбрасывать. В этом случае можно подкорректировать величины ёмкостей С1 и С2, как рекомендуется в [Радиохобби 1999№3с22-23]. Для наилучших условий возбуждения, С1 должна быть приблизительно численно равна длине волны в метрах, генерируемой кварцем (на первой, основной гармонике). Например, если кварц на 1 МГц, то С1=300 пФ. Для лучшего самовозбуждения, С2 может выбираться в 1,5…2 раза меньше ёмкости С1. Для С3 ёмкость примерно равна С2 (Рис.4)

Предлагаем к рассмотрению очередное устройство, которое было сделано несколько дней назад. Это тестер кварцевых резонаторов для проверки эффективности (работоспособности) кварцев, используемых во многих приборах, хотя бы в электронных часах. Вся система предельно простая, но именно эта простота и требовалась.

Тестер состоит из нескольких электронных компонентов:

  • 2 транзисторы NPN BC547C
  • 2 конденсаторы 10nF
  • 2 конденсаторы 220pF
  • 2 резисторы 1к
  • 1 резистор 3k3
  • 1 резистор 47k
  • 1 светодиод

Питание от 6 батареек AA 1.5 В (или Кроны). Корпус изготовлен из коробочки от конфет и оклеен цветной лентой.

Принципиальная схема тестера кварцев

Схема выглядит следующим образом:

Второй вариант схемы:

Для проверки вставляем в SN1 кварц, после чего переключаем переключатель в положение ON. Если светодиод горит ярким светом – кварцевый резонатор исправен. А если после включения светодиод не горит или горит очень слабо, значит мы имеем дело с поврежденным радиоэлементом.

Конечно эта схема скорее для начинающих, представляющая из себя простой кварцевый тестер без определения частоты колебаний. T1 и XT сформировали генератор. C1 и C2 – делитель напряжения тока для генератора. Если кварц живой, то генератор будет работать хорошо, и его выходное напряжение будет выпрямлено элементами С3, С4, D1 и D2, транзистор Т2 откроется и светодиод зажгётся. Тестер подходит для тестирования кварцев 100 кГц – 30 МГц.

Индикатор для подбора кварцевых резонаторов

Нередко возникает ситуация когда требуется подобрать кварцевые резонаторы по частоте или по установленной разности частот. Это бывает в случаях, когда маркировка на одном из кварцев стерта или есть сомнения в генерируемой им частоте.

Предлагаемая конструкция индикатора для подбора кварцевых резонаторов проста в сборке и дает возможность проверить на годность два кварца в диапазоне частот 1 – 10 МГц и при этом позволяет определить сигналы толчков между частотами резонанса. Такая функциональность схемы помогает производить отбор кварцев с близкими друг другу частотами или по установленной разности частот. Схема индикатора состоит из двух микросхем логики, пары транзисторов и нескольких светодиодов.

Перейдем к схеме индикатора проверки кварцевых резонаторов:

Чтобы знать, как проверить кварцевый резонатор нужно иметь представление о работе устройства и из чего оно состоит. В основе конструкции заложены два задающих генератора. Первый с кварцевым резонатором ZQ1 основан на транзисторе VT1 и резисторов R1, R3, задающих постоянный токовый режим транзистору. В случае, когда резонатор отключен на коллекторе транзистора установится напряжение 0,8 – 1,1 В, зависит от температуры и коэффициента усиления транзистора. Это напряжение будет охарактеризовано микросхемой DD1 как сигнал низкого уровня – 0. Данный сигнал пройдет через цепочку DD1.1 – DD1.3 при этом на выходе DD1.2 будет лог. 0, а на выходе DD1.3 лог. 1. С выхода DD1.3 сигнал поступает на катод светодиода HL1, на анод светодиода через резистор R6 поступает этот же сигнал, в результате ток не протекает через светодиод. На выходе инвертора DD1.2 присутствует низкий уровень, пройдя через элементы 2И-НЕ DD2.1 и DD2. 2 он принуждает их выходы находиться в состоянии высокого уровня. Светодиод HL4 не светится. Работу второго генератора на транзисторе VT2 рассматривать не будем, он собран, так же как и первый.

Провести диагностику устройства очень просто, только делать это нужно поэтапно. Для начала необходимо нажать кнопку SB1, при этом на базе транзистора VT1 напряжение упадет до нуля и транзистор закроется, на коллекторе напряжение возрастет и элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3 изменят свое состояние, и светодиод HL1 вспыхнет. По полной аналогии проверяется второй генератор, отличие только в том, что нажать нужно кнопку SB2 и должен засветиться HL2. Для проверки работоспособности остальных элементов схемы необходимо нажать одновременно кнопки SB1 и SB2, должны загореться индикаторы HL1, HL2, HL4. А светодиод HL3 играет роль индикатора присутствия питающего напряжения.

Когда кварц ZQ1 подключен конденсаторы C1, C3, C5 способствуют возникновению колебаний точной частоты. На диапазоне частот 1 – 10 МГц при условии исправного резонатора происходит балансировка фаз и амплитуд. С коллектора транзистора VT1 снимаются ВЧ колебания, их амплитуда позволяет переключать инвертор DD1.1. В таком режиме работы инверторы DD1.1, DD1.2, DD1.3 выступают в роли усилителей и формируют сигнал. С выхода элемента DD1.3 ВЧ сигнал периодической формы поступает на светодиод HL1, чем вызывает равномерное свечение последнего. Генератор, собранный на кварцевом резонаторе ZQ2 работает по полной аналогии.

Чтобы сравнить частоты двух генераторов выходные сигналы с инверторов DD1.2, DD1.5 поступают на входы 2И-НЕ элементов DD2.1, DD2.2. Во время работы генераторов на выходах этих элементов возникает сигнал с широтно-импульсной модуляцией и частотой приравненной к разности частот двух генераторов. Наглядно увидеть биения позволяет светодиод HL4, подключенный к выходу DD2.1. Такая индикация будет исключительно полезной, когда частота сигнала биений будет находиться ниже порога звуковых частот, примерно 20 Гц. Если нужно проконтролировать сигналы с частотой звукового диапазона и выше, придется воспользоваться наушниками или осциллографом, или частотомером подключенными к выходу устройства. На выход устройства поступает сигнал, прошедший с выхода DD2.2 через цепочку R5, C9, R7, C10.

Для случаев, когда частоты кварцевых резонаторов отличаются на килогерцы, чтобы определить какой именно кварц работает с высокой частотой, в схему первого генератора параллельно конденсатору C1 введена кнопка SB3. При нажатии на нее происходит незначительное уменьшение частоты колебаний ZQ1 и если тон биений становится ниже, то резонатор ZQ1 имеет более высокую частоту чем ZQ2, а если тон становится выше, то частота ZQ1, ниже чем ZQ2.

Печатная плата устройства не предлагается, так как схема несложная и ее собрать можно на макетной плате. Детали, в частности светодиоды и транзисторы можно заменить аналогами. В схеме используются малогабаритные резисторы. Конденсаторы C1 – C6 высокочастотные керамические.

Правильно собранное устройство из заведомо годных деталей в наладке не нуждается и начинает работать сразу. В качестве источника питания можно использовать любой подходящий блок питания на 4,5 – 5,2 В или набор батарей, или аккумуляторов. Устройство потребляет не более 45 мА. При желании потребляемый ток можно снизить до 15 мА, если микросхемы заменить на К555 или К1533, сопротивление резисторов R6, R8, R9 , R10 увеличить в несколько раз и между конденсатором C12 и ножкой 3 микросхемы DD2 поставить импульсный диод из серий КД503, КД520, КД521 и КД 522 анодом к конденсатору.

Как проверить кварцевый генератор с помощью осциллографа

Иногда у нас возникают такие сомнения: когда мы наблюдаем форму сигнала вывода кварцевого генератора с помощью осциллографа, форма сигнала не видна или отображается форма сигнала осциллографа. Может ли осциллограф 200 МГц не измерять кварцевый генератор 10 МГц? Jotrin Electronics Limited решит эти сомнения для всех.

Общие типы колебаний кристалла

Во-первых, давайте кратко представим кварцевый генератор.Кварцевый генератор можно условно разделить на две категории: пассивный кварцевый генератор и активный кварцевый генератор.

1, что такое пассивный кварцевый генератор

Пассивный кварцевый генератор представляет собой неполярный электронный компонент, который требует тактовой схемы для генерации колебательного сигнала и не может генерировать сам себя.

Пассивные кварцевые резонаторы не имеют требований к напряжению, а уровень сигнала является переменным, то есть пассивный кварцевый генератор определяется схемой запуска.

Принцип работы пассивного кварцевого генератора следующий: электроды наносятся на обе стороны кварцевой кристаллической пластины, и на два электрода подается определенное напряжение.

Поскольку формируется пьезоэлектрический эффект кварца, естественным образом формируется напряжение, формируется синусоидальная форма волны.

Рисунок 1. Пассивный кварцевый генератор

2, что такое активный кварцевый генератор

Генератор на активном кварце представляет собой полный генератор с транзистором и RC-компонентом, за исключением кварцевого кристалла.

Активный кварцевый генератор не требует внутреннего генератора, качество сигнала хорошее, стабильное, а метод подключения относительно прост и не требует сложных конфигурационных схем.



Рис. 2 Активный кварцевый генератор

Анализ формы колебаний кристалла

Форма волны кварцевого генератора обычно представляет собой синусоидальную волну или прямоугольную волну. Когда форма выходного сигнала представляет собой прямоугольную волну, общий нарастающий фронт является крутым и содержит более высокочастотные сигналы.

В это время необходимо убедиться, что тест пропускной способности достаточен.

Теоретическое значение полосы пропускания в два раза превышает частоту измеряемого сигнала, фактическая ширина полосы прямоугольного сигнала должна быть в 10 раз больше частоты измеряемого сигнала.

Помимо полосы пропускания, при тестировании кварцевого генератора Jotrin Electronics Limited напоминает всем, что следует обратить внимание на:

Кварцевый генератор чувствителен к емкостной нагрузке, а емкость зонда относительно велика, что эквивалентно очень большой нагрузке, подключенной параллельно в цепи кварцевого генератора, что легко приводит к остановке цепи вибрацией и получению правильных результатов измерений. .

Поэтому при выполнении теста кварца необходимо обеспечить достаточную полосу пропускания и небольшую входную емкость.

Правильный способ проверки кварцевого генератора с помощью осциллографа.

Прежде всего, давайте ответим на предыдущий вопрос. Мы определенно можем проверить форму сигнала 10-мегапиксельного кристалла с помощью 200-мегапиксельного осциллографа, но почему измеренная форма волны имеет форму, показанную на рисунке 3?

Рис. 3. Искаженная форма сигнала кристалла

Это связано с тем, что во время теста датчик выбирает положение передачи ×1.

Пробник ZP1025S серии ZDS2000 имеет полосу пропускания 10 МГц на передаче ×1 и входную емкость 55 пФ ± 10 пФ, что вызывает искажение формы сигнала.

Настраиваем положение шестерни зонда на ×10. В настоящее время полоса пропускания пробника составляет 250 МГц, а входная емкость — 13 пФ ± 5 пФ. Давайте посмотрим на форму волны в это время.



Рис. 4. Правильная форма сигнала кристалла

Чтобы улучшить точность сигнала, вы также должны использовать заземляющую пружину, которая входит в стандартную комплектацию пробника, вместо заземления зажима типа «крокодил».

Рисунок 5 Стандартная заземляющая пружина

Наконец, Jotrin Electronics Limited напоминает всем, что для тестирования необходимо использовать осциллограф, более того, обращайте внимание не только на настройки осциллографа, но и на текущее положение зубчатого колеса датчика, разные зубчатые колеса соответствуют разным параметрам, право лучше!

Как проверить кварцевый генератор с помощью осциллографа – Знания

Вибрацию следует проверять не непосредственно на кварце, а с помощью хорошо работающего зонда.Однако можно поместить высокоимпедансный датчик рядом с кристаллами генератора и регистрировать вибрации, фактически не касаясь датчика цепи. Нагрузка влияет на частоту и в одних случаях останавливает подачу, а в других нет.

При проверке схемы кварцевого генератора SMD TCXO с помощью пробника осциллографа форма волны может быть сильно искажена, и генераторы могут перестать вибрировать. Частотомер или спектральный анализатор в связке с осциллографами может обнаруживать большую часть частоты и спектра счетчика анализатора на звонилке, но не на кристаллах.

Обнаружение схемы генератора требует особой осторожности, так как она очень чувствительна к емкости. При выборе пробника генератора для тестирования необходимо учитывать два основных фактора: тестовые характеристики схемы, а также частоту и спектр счетчика. Зонд может серьезно повредить кристалл и схему кристалла из-за дополнительной нагрузки на испытуемые образцы.

Если вы используете оптический прицел с щупом x10, щуп x1 останавливает осциллятор намного быстрее, чем если бы вы просто использовали его.Щупы X10 обычно хорошо работают с хрустальными штифтами, но при использовании с прицелом без щупов X1 они могут серьезно повредить хрустальный круг.

Если кварц выше 8 МГц, измеритель должен иметь диапазон, в котором можно проверить частоту. Чувствительность сигналов G можно измерить, позволив генератору стабилизироваться, а затем измерив частоты.

Режим программирования (также известный как режим настройки) может быть реализован путем ввода смещения частоты путем перепрограммирования счетчика и измерения частоты VFO, чтобы отображалась фактическая рабочая частота.Существует два типа режимов программирования: режим программирования и режим настройки, оба из которых реализованы по-разному.

Если к кристаллу добавляется емкостная нагрузка (CL), уравнение 1–3 приводит к сдвигу частоты. Вместе с C1 и C2 кристалл образует Pi-полосный фильтр, обеспечивающий резонансную частоту для кристаллов.

Частотомер Тестер кристаллов слишком короток, когда речь идет о основной частоте кристалла и его резонансной частоте.Тестер создает гармоники, потому что кристаллы обертонов колеблются на своих основных частотах в отсутствие настроенной схемы. Чтобы решить эту проблему, я разработал простой проект, в котором используется несколько компонентов.

Если у вас есть Arduino Uno и вы думаете, что кристаллы генератора плохие, то это очень легко проверить с помощью осциллографа. Вы можете использовать такой проект с микроконтроллером — на основе тестера кварцев — или сделать это самостоятельно, измерив кварц генератора подзорной трубой.

Теперь используйте щуп осциллографа с удаленным пружинным крючком, чтобы коснуться паяльной площадки на начальной стороне кристалла. Повесьте зонд на одну ножку кристалла и поместите его на одну из двух ножек.

Вы можете видеть, что осциллятор производит синусоидальную волну, как это должно исходить от кварца 6,925 МГц. Можно также увидеть, как возникают некоторые гармоники в так называемом фиолетовом БПФ.

Если настроить схему с переменным конденсатором, можно увидеть изменение синусоиды по амплитуде и форме.Если сопротивление находится на параллелях кристалла, и вы не можете увидеть красивую прямоугольную волну, тогда вам придется использовать прицелы, которые есть.

Используйте щуп x10 и проверьте форму сигнала контактов RA6 и OSC2 с щупом на нижнем зажиме (Vss). Если у вас есть дифференциальный пробник с высоким импедансом, вы можете остановить генератор в любой точке схемы.

Из этого гаджета можно сделать отличный тестер кристаллов на барахолке, особенно если вы добавите буферный усилитель в качестве опции. Я использовал простой детектор сигналов, который использует светодиоды в качестве визуальных индикаторов, но у меня есть несколько других вариантов использования дифференциального пробника с высоким импедансом.Используйте приведенные ниже, чтобы найти и использовать эту опцию, или используйте другую, подобную этой, для OSC2.

Правильная настройка кристалла важна, и вы можете подключить выход схемы тестера кристалла, чтобы определить точную частоту для каждого кристалла. Частотные кристаллы используются для определения частоты каждого канала, но в этом видео я собрал простую схему для подсчета частот от 1 до 50 МГц. Радиосистема будет работать, разрешать пользователям до 14 июня 2019 года или вообще не будет работать до конца июня 2019 года.

Частотомер АПМ должен иметь частоту 1 – 50МГц и кварц сверху. Усилитель вибрирует на частотах кристаллов, а схема тестера кристаллов действует как усилитель для вибрации частотных кристаллов. Он поддерживает диапазон частот от 0 до 100 МГц и до 1,5 кГц, максимум 10 кГц.

Как проверить кристалл с помощью тестера, устройства проверки и осциллографа

Простые способы проверки Кристалл с тестером или проверкой

A Кристалл и маркировка положения

 

Просто о том, как проверить кристалл тестером или контролером.Кварцевые генераторы используются для создания точных и стабильных радиосигналов. частоты и встречаются в самых разных электронных устройствах. такие как компьютеры (материнская плата и монитор), телевизор, Телекоммуникационные системы (мобильный телефон) и т. д. Функция чтобы частота часов не дрейфовала. Если сигнал от этого часы перестают выдавать частоту, или слабы, или импульсы начинают меняться или изменяться, электронное оборудование может показывать периодические проблемы или может остановиться вообще.

 

Кристаллы в компьютере Материнская плата

 

Контакты микропроцессора, удерживающие кварцевый генератор обычно называют OSC IN и OSC OUT и частота указана на кристалле. Расположение кристаллы были помечены как XTAL или X. Некоторые примеры кристаллов частота генератора 4 мГц, 8 мГц, 16 мГц и т. д. на.

 

Я испытал довольно много поломок кристалла компьютерного монитора, вызывающих Экранное меню (OSD), чтобы исчезнуть с экрана.Некоторые на Отображение экрана даже отсутствует половина дисплея, а также неустойчиво. Замена только кристалла решает проблему экранного меню в мониторе. А ослабление кристаллического соединения на материнской плате компьютера может привести к система «зависает» после некоторого времени работы.

 

 

 

Кристаллы вполне хрупкие компоненты из-за их конструкции и конструкции. В отличие от резистора или конденсатора, если вы уроните один из них на землю с приличной высоты шансов 50 на 50 будет ли он функционировать опять таки.

Хоть кристалл не выходит из строя легко, как резистор или конденсатор, это важно для специалист по ремонту электроники, чтобы знать, как проверить кристалл.

 

 Кристалл и его маркировка местоположения на мониторе компьютера

Проверка кристалла не ветерок же. Вы не можете просто взять свой надежный измеритель и проверить кристалл в нем.На самом деле существует три метода проверки кристалл: –

 

Использование осциллографа – кристалл генератор производит синусоидальную волну при возбуждении. это уместно затем, чтобы увидеть форму волны, представляющую синусоиду на часах булавки. Если часы не работают должным образом, замените кристалл. Проверьте кристалл при включенном питании. Обычно микропроцессоры обычно очень надежный, но не в случае с Compaq MV720 Монитор.

Монитор пришел без высокого признак напряжения.Использование прицела для проверки обнаруженного кристалла очень нестабильная форма волны, и замена микропроцессора решила проблему. нет проблем с высоким напряжением, и форма сигнала кристалла показала идеальную синусоидальная волна.

 

Кварцевый генератор синусоида

 

Второй метод — использовать частоту счетчик для проверки частоты кварцевого генератора. То измерение должно проводиться при включенном питании оборудования.Положите щуп измерителя или частотомера к кристаллическому штифту и считать измерение. Убедитесь, что ваш частотомер имеет диапазон, который выше частоты кристалла, на которой вы находитесь проверка.

 

Если кварц 8 мгц то ваш метр должен иметь диапазон, чтобы иметь возможность проверить эту частоту. Предполагая, что показания кристалла составляют 2,5 МГц, вы знаете, что кристалл не работает должным образом и должен быть заменен.Обычный цифровой мультиметр обычно имеет небольшой диапазон для проверки частота. Однако цифровой счетчик (бренд Greenlee), которым я пользуюсь использование может измерять до 24 МГц. Вы можете прочитать спецификации вашего счетчика и посмотрите, насколько высок диапазон является.

 

Частотомер в цифровой мультиметр

 

Кварцевый осциллятор и микропроцессор (ЦП) на материнской плате

 

Третий способ — использовать кристалл. Шашка – этим способом; обычно кристалл помещают в цепь обратной связи транзисторного генератора.Если он колеблется и светодиод загорается, это означает, что кристалл функционирование. Если кристалл не работает, светодиод гаснет. Вместо того, чтобы использовать светодиод в качестве индикатора, какой-нибудь другой дорогой кристалл Checker использует измеритель панели, чтобы указать, является ли кристалл функционируют или нет. Если вы ищете информацию о кристаллах на Интернете вы найдете несколько веб-сайтов, на которых можно найти советы о том, как испытательный кристалл, а также как его построить.

 


Измерение тактовой частоты и частоты генератора

Тактовый генератор может относиться к генератору, который был разработан для обеспечения синхронизирующего сигнала для облегчения работы одного или нескольких синхронных процессоров.Напротив, асинхронная операция не требует часов, поскольку каждый шаг начинается после завершения предыдущего шага. Потенциально это быстрее, чем синхронная работа, потому что нет узкого места, вызванного устройством синхронизации. Но повышенная сложность конструкции является проблемой. Несмотря на надежды на будущее, в настоящее время асинхронные операции широко не используются, поэтому часы остаются необходимым компонентом.

Основной генератор в цифровых схемах построен на основе LC- или RC-резонансного контура, который в различных конфигурациях связан с усилителем, работающим за пределами его линейного диапазона.Этот тип генератора имеет ограниченную стабильность частоты при различных нагрузках и колебаниях напряжения питания. Температура и старение компонентов также вызывают дрейф частоты. Таким образом, в большинстве цифровых приложений, таких как тактирование микропроцессора, используется кварцевый генератор.

Прецизионно обработанный кварцевый кристалл заменяет LC- или RC-контур в генераторах различных типов. Поскольку кварцевый кристалл является компонентом, определяющим частоту, высокая степень стабильности частоты поддерживается независимо от температуры, старения компонента и других переменных.

Подходят и другие кристаллы, но обычно используется кварц, так как он достаточно прочен, чтобы сопротивляться разрушению от длительной вибрации. Кроме того, кварц легко измельчается, а сырье легкодоступно.

Тонкая пластинка из кристалла кварца при приложении напряжения проявляет пьезоэлектрический эффект. Он вибрирует с частотой, определяемой размерами кварцевой пластины. Вибрации, в свою очередь, создают колебательное напряжение, которое извлекается через клеммы, соединенные с противоположными сторонами кристалла.Частота обратно пропорциональна толщине кристалла, измеренной между двумя точно отшлифованными и металлизированными сторонами.

Кварцевый кристалл эквивалентен одновременным параллельным и последовательным резонансным контурам, поэтому соответствующие реактивные устройства настраивают генератор на выход одного или другого (не обоих), после чего он становится очень стабильным и надежным источником частоты. Добротность, мера спектральной чистоты, может достигать 200 000 по сравнению с обычным LC-генератором с добротностью менее 1000.

Типичная эквивалентная схема для кварцевого кристалла. Микропроцессоры

обычно имеют два вывода генератора, обозначенные на схеме Osc 1 и Osc 2. Они являются входами кварцевого генератора, который синтезирует непрерывный поток прямоугольных импульсов.

При измерении кварцевых генераторов необходимо учитывать несколько эффектов. Кристаллы имеют эквивалентную схему, состоящую из параллельной RLC-цепи с отдельной емкостью (полученной из-за металлического корпуса).Следует отметить, что измерительные пробники, используемые с осциллографами, обычно имеют некоторую параллельную емкость. Таким образом, размещение зонда осциллографа поперек кристалла вносит некоторую дополнительную емкость.

Эта дополнительная емкость может быть проблематичной. В некоторых случаях может быть достаточно подтянуть частоту колебаний кристалла на несколько сотен долей на миллион. (В качестве краткого обзора, генераторы и другие устройства управления частотой указывают свои изменения частоты в единицах частей на миллион (ppm).Соотношение Δ f = ( f × PPM)/10 6 . Здесь PPM — это пиковое изменение (выраженное как ±), f — центральная частота (в Гц), а Δ f — пиковое изменение частоты (в Гц). Например, 100 частей на миллион от 100 МГц представляет изменение частоты (Δ f ) на 10 кГц. Таким образом, максимальная и минимальная частоты составляют 100,01 и 99,99 МГц соответственно.)

Поставщик кристаллов ECS Inc. предоставляет эти данные, чтобы показать, как частота колебаний его кристаллов обычно изменяется при емкостной нагрузке.

В простых схемах кварцевого генератора емкостной нагрузки от щупа осциллографа может быть даже достаточно, чтобы предотвратить колебания кварца. Одним из способов свести к минимуму такие трудности является использование осциллографа с малой емкостью. Например, Tektronix производит пробник под названием TPP1000, предназначенный для использования с осциллографом MDO3000, емкостная нагрузка которого составляет всего 3,9 пФ. Аналогичные датчики доступны и для других прицелов Tek.

Современные высокопроизводительные цифровые устройства могут выполнять измерения циклов сигнала, полученные за один захват.К сожалению, ограничения памяти часто вынуждают их захватывать только небольшой отрезок времени сигнала (обычно до 1 мс) при максимальной частоте дискретизации. Это существенно ограничивает точность измерения. Основной целью временной развертки осциллографа является низкий уровень джиттера, поэтому осциллографы не обладают хорошей стабильностью частоты. Ситуацию можно исправить, используя стабильный внешний эталон, такой как рубидиевая база времени, стабильная до 1 ppb (частей на миллиард), или, что еще лучше, источник времени, упорядоченный по GPS, с точностью до 0.1 часть на миллиард.

Следует также отметить, что осциллографы измеряют частоту для каждого периода входного сигнала. В зависимости от настроек осциллографа прибор может усреднять результаты по нескольким захватам или по всем периодам сигнала в пределах одного захвата. Проблема заключается в том, что на измерение частоты в одном периоде дискретизации могут влиять джиттер периода сигнала и внутренние шумы осциллографа, что приводит к изменению результатов на тысячи частей на миллион. Сбор тысяч образцов и получение среднего значения значительно уменьшают ошибку.Но в ситуациях, когда требуется сверхточное измерение частоты, предпочтительным способом получения точности на уровне ppm является использование частотомера.

Современные частотомеры используют метод, называемый обратным счетом, для подсчета частоты. В этом методе время стробирования (измерения) синхронно с входным сигналом, поэтому погрешность измерения ограничивается одним эталонным тактовым циклом. Для лучшего разрешения опорная частота умножается. Основное преимущество этого подхода заключается в том, что разрешение не зависит от входной частоты.

Типичное подключение для измерения частотомера.

Существуют дополнительные методы, которые дополнительно повышают разрешающую способность измерений за счет временных меток начала и окончания фронтов входного сигнала. Это позволяет определить, когда эти события происходят в рамках эталонного тактового цикла. Современные счетчики частоты могут достигать разрешения 20 пс или выше.

Поскольку загрузка цепи генератора может повлиять на измерения частоты, следует подумать о подключении тестируемого сигнала к частотомеру.Общепринятой практикой является использование 50-омного коаксиального кабеля, предполагая, что вход прибора составляет 50 Ом, соединенного с тестовой схемой через резистор (часто 1 кОм), предназначенный для изоляции ИУ от внешней нагрузки. Эта схема пробников (с сопротивлением 1 кОм) имеет коэффициент затухания 21:1.

Как измерить уровень возбуждения кварцевого кристалла

Уровень возбуждения относится к количеству энергии, рассеиваемой кристаллом. Кристалл имеет механические колебания. Более высокий уровень возбуждения может увеличить амплитуду вибраций до неприемлемого уровня и вызвать нежелательные эффекты.Для ограничения этих вибраций мощность, рассеиваемая в кристалле, не должна превышать значения, указанного производителем.

Типичные значения уровня возбуждения находятся в диапазоне 100 мкВт. При использовании кристаллов для поверхностного монтажа меньшего размера номинальный уровень возбуждения может быть еще меньше (около 10 мкВт).

В этой статье мы рассмотрим испытательные установки и соответствующие уравнения, которые можно использовать для измерения уровня мощности кристалла.

 

Зависимость уровня привода

Повышение уровня возбуждения может привести к увеличению сопротивления движению и частоты кристалла. Этот эффект, обычно называемый зависимостью от уровня диска (DLD), показан на рис. 1.

 

Рис. 1. Сопротивление движению кристалла и частота в зависимости от уровня возбуждения. Изображение предоставлено Renesas.

 

Очень низкие уровни возбуждения также могут увеличить последовательное сопротивление кристалла до значения, при котором генератор не сможет запуститься. Из-за этого эффекта данный кристалл иногда успешно запускается, а иногда выходит из строя.

Эти кристаллы иногда называют «спящими кристаллами». Интересно, что кристаллы, которые какое-то время находились в неактивном состоянии, также могут демонстрировать большое последовательное сопротивление, значительно превышающее номинальное значение. Это также может привести к кристаллу, который иногда не может запуститься. Период бездействия, который может вызвать этот эффект, может составлять от нескольких часов до нескольких недель в зависимости от качества кристалла.

 

Перегрузка может привести к серьезным повреждениям

Превышение указанного уровня привода может привести к ряду нежелательных эффектов.Это может сократить срок службы устройства, вызвать колебания частоты колебаний и ухудшить стабильность. На рис. 2 показано, как превышение максимального уровня возбуждения может изменить частотно-температурную характеристику кристалла.

 

Рис. 2. Влияние превышения максимального уровня возбуждения на частотную и температурную характеристики кристалла. Изображение предоставлено Raltron.

 

В этом примере кристаллы мощностью 10 мкВт перегружаются при мощности 500 мкВт.Вместо гладких кривых зависимости частоты от температуры мы наблюдаем неравномерную температурную реакцию. При значительно более высоких уровнях мощности (например, при 10-кратном номинальном значении) перегрузка может привести к необратимому повреждению кристалла.

 

Измерение уровня привода с помощью датчика тока

Поскольку уровень возбуждения кристалла нельзя измерить напрямую, нам необходимо измерить параметры цепи, такие как напряжение или ток, и использовать электрическую модель кристалла для приблизительного определения уровня его мощности. 2\]

Уравнение 1

 

, где I Q, RMS  обозначает среднеквадратичное значение тока, протекающего через кварц.Как показано на рис. 4, токовый пробник можно использовать для измерения тока кристалла.

 

Рис. 4.  Использование токового пробника для измерения тока кристалла

 

На рис. 5 показано применение этого метода на практике.

 

Рис. 5. Плата A с токоизмерительным датчиком, измеряющим ток кристалла. Изображение предоставлено Infineon.

 

Ток кристалла обычно либо синусоидальный, либо пилообразный.На рис. 6 показан пример, когда форма волны тока приблизительно синусоидальна.

 

Рис. 6. Ток, протекающий через кристалл. Изображение предоставлено Epson.

 

При синусоидальном сигнале мы можем применить следующее уравнение, чтобы найти среднеквадратичное значение по размаху (I Q, p-p ):

 

 \[I_{Q,~RMS} = \frac{I_{Q,~pp}}{2\sqrt{2}}\]

 

Для пилообразного сигнала среднеквадратичное значение определяется как:

 

\[I_{Q,~RMS} = \frac{I_{Q,~pp}}{2\sqrt{3}}\]

 

В зависимости от типа сигнала одно из этих двух уравнений следует использовать для определения среднеквадратичного значения по размаху. Затем мы можем заменить среднеквадратичное значение тока в уравнении 1 и рассчитать уровень возбуждения.

 

Установка последовательного резистора для измерения тока кристалла

Если пробник тока недоступен, мы можем временно подключить небольшой резистор последовательно с кристаллом и использовать дифференциальный пробник для измерения напряжения на резисторе.

Имея номинал резистора и падение напряжения, можно найти ток кварца. Это показано на рисунке 7.

 

Рис. 7. Представление установки для определения тока кварца. Изображение предоставлено Maxim Integrated.

 

Чтобы убедиться, что резистор достаточно мал и не приводит к значительной погрешности измерения, в примечаниях по применению Maxim Integrated предлагается немного увеличить номинал резистора и убедиться, что измеренный ток почти не изменился. В этом примере значение резистора изменено с 10 Ом на 20 Ом.

 

Определение уровня возбуждения путем измерения входного напряжения усилителя

В этом случае действующее значение напряжения на входе усилителя (В В, СКЗ ) измеряется через малоемкостный пробник осциллографа (менее 1 пФ).

 

Рис. 8. Использование пробника осциллографа для измерения Среднеквадратичного значения напряжения на входе усилителя

 

Имея V IN, RMS , мы можем рассчитать ток, протекающий через C L2 , как:

 

\[I_{RMS} = (2\pi fC_{L2})V_{IN,~RMS}\]

 

Чтобы быть более точным, мы также можем включить паразитные эффекты и заменить C L2 на C , всего , приведенное ниже:

 

\[C_{всего} = C_{L2} + \frac{C_s}{2} + C_{Зонд}\]

 

, где C Stray и C Probe — паразитная емкость и емкость пробника соответственно.2}{2}\]

 

Определение уровня возбуждения путем измерения напряжения кристалла

Для полноты картины я хотел бы упомянуть еще одно уравнение, которое иногда используется для расчета уровня возбуждения. Этот метод основан на измерении напряжения на кристалле.

Мы знаем, что в резонансе величина импеданса подвижной ветви в модели кристалла (последовательная комбинация L m , C m и R m ) равна величине импеданса параллельной комбинации C L и C 0 .2\]

 

Семейство беспроводных MCU CC26xx и CC13xx от TI предоставляет функции, которые возвращают амплитуду напряжения колебаний кристалла в мВ. Имея амплитуду колебаний, мы можем легко применить приведенное выше уравнение и найти уровень возбуждения кристалла во время работы. Если номинальный уровень привода превышен, нам необходимо пересмотреть нашу конструкцию, чтобы избежать проблем с надежностью кристалла.

 

Добавление последовательного резистора для ограничения уровня возбуждения

Если уровень возбуждения выходит за пределы ожидаемого диапазона, можно добавить резистор для ограничения тока и, следовательно, уровня возбуждения кристалла (R x на рис. 4).После выбора R x на основе целевого уровня привода мы должны убедиться, что частота находится в пределах ожидаемой точности.

Кроме того, необходимо проверить отрицательное сопротивление осциллятора, чтобы убедиться, что оно обеспечивает достаточный запас. Большой R x может предотвратить колебания генератора.

Чтобы увидеть полный список моих статей, пожалуйста, посетите эту страницу.

Ошибка 404 – Страница не найдена

Страна COUNTRYAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean NetherlandsCayman IslandsChadChileChinaChristmas IslandCocos IslandsColombiaComorosCongo, Демократическая RepublicCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJerseyJordan KazakhstanKenyaKiribatiKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfork IslandNorwayOmanPakistanPalauPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandPolandPortugalPuerto RicoQatarRepublic из CongoReunionRomaniaRussiaRwandaSaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint MaartenSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузии и Южные Сандвичевы IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThaila нд ТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыОтдаленные малые острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

В поисках идеального кварцевого генератора? Задайте эти 4 ключевых вопроса

Суровая правда заключается в том, что выбор неправильного кварцевого генератора может быстро убить любую конструкцию. Из-за большого разнообразия опций и характеристик, доступных сегодня на рынке, выбор идеального кварцевого генератора для вашей конструкции может быть сложной и трудоемкой задачей.

Тем не менее, мы собираемся дать вам 4 простых вопроса, которые помогут вам найти идеальный кварцевый генератор для вашей конструкции быстро и легко!

4 ключевых вопроса, которые помогут вам найти идеальный кварцевый осциллятор для вашей конструкции

1. Вам нужен кристалл или осциллятор?

Это простая ошибка, которую допускают многие инженеры.На самом деле между кварцевыми кристаллами и кварцевыми генераторами существует большая разница.

Упакованный кристалл кварца представляет собой просто кристалл кварца, тонко ограненный и отполированный, чтобы резонировать на очень определенной частоте при подаче электрического сигнала. Кварцевый кристалл обеспечивает синтез часов и точную синхронизацию при подключении к конструкции со встроенной схемой генератора. Кварцевый кристалл сам по себе не обеспечивает тактового сигнала.

В большинстве потребительских приложений и приложений с питанием от батарей используется стандартный кварцевый кристалл (наряду с устройством на кристалле (SoC)) из-за ограничений по стоимости, размеру и мощности.

Кварцевый кварцевый генератор (XO) представляет собой комплексное устройство, содержащее кварцевый кристалл, схему генератора, выходной драйвер и, возможно, контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Генератор не дает тактового сигнала, в отличие от одного только кварца.

Кварцевые генераторы

чаще используются в высокопроизводительных приложениях, таких как центры обработки данных, телекоммуникации, спутниковая связь, оборонные операции и PNT и т. д. Это связано с тем, что генераторы лучше поддерживают свою частоту и низкий фазовый шум даже при экстремальных температурах, вибрации и g-чувствительные среды.

Еще одним преимуществом является то, что генераторы имеют встроенную функцию подавления шума источника питания, чтобы минимизировать влияние фазового шума на уровне платы.

2. Какие требуются характеристики фазового шума?

Говоря о фазовом шуме, важно знать, насколько важно поддержание низкого уровня фазового шума для вашего приложения.

Фазовый шум, на самом базовом уровне, представляет собой величину искажения или добавленного шума в сигнале тактовой частоты. Поскольку осциллятор обычно является основным биением системы синхронизации, обычно желательно поддерживать низкий фазовый шум.

Генераторы с низким фазовым шумом и среднеквадратичным значением <250 фс имеют решающее значение в высокопроизводительных приложениях. Это связано с тем, что высокие уровни фазового шума могут привести к высокой частоте ошибок по битам (BER) или даже к полной потере системной связи. Поэтому всегда безопаснее начинать с источника тактового сигнала с низким фазовым шумом, особенно в приложениях более высокого уровня.

Связанный: Решения с низким фазовым шумом для радаров и систем связи

Разработчик аппаратного обеспечения обычно не имеет исчерпывающего набора требований к фазовому шуму для всех ключевых компонентов системы. Эталонные проекты полезны в этом случае, потому что осциллятор для проекта уже проверен.

Выбор надежного и проверенного поставщика генераторов, предлагающего множество вариантов с низким уровнем шума, также является отличным способом помочь вам найти наилучший вариант. Возможно, сначала стоит немного увеличить затраты на улучшение требований к фазовому шуму, а затем, при необходимости, снизить их.

3. Изменится ли ваша частота?

Есть несколько доступных вариантов, когда речь идет о желаемой частоте генератора.

  1. Генератор, поддерживающий одну определенную частоту. Например, генератор на 10 МГц.
  2. Возможно, потребуется изменить частоту кварцевого генератора. Например, создателю видеокадров может потребоваться переключение между двумя разными частотами кадров видео: 297 МГц и 297/1,001 МГц 90 640
  3. Преднамеренно добавить небольшую девиацию частоты к генератору в рамках тестирования запаса для стресс-тестирования настройки на системном уровне и времени удержания

Во многих случаях инженеры-конструкторы могут не знать точно, какая частота потребуется для окончательного проекта, но они знают, что им потребуется генератор для обеспечения опорного сигнала. В этом случае есть 2 основных типа осцилляторов, которые могут предоставить решение:

  1. Двойные и счетверенные генераторы , которые могут обеспечивать несколько предварительно сохраненных частот
  2. Программируемый по I2C XO , обеспечивающий стабильный низкий фазовый шум в широком диапазоне частот. Эта опция предлагает наибольшую гибкость частоты и может быть перепрограммирована на почти бесконечное число частотных возможностей.

4. Насколько важна стабильность частоты?

В двух словах, стабильность частоты — это то, насколько частота генератора отклоняется от желаемой выходной частоты.Дрейф частоты может возникать из-за ряда факторов, включая температуру, внешние вибрации и перегрузки. Ошибки синхронизации или полная потеря связи, вероятно, произойдут, если частота дрейфует за пределы того, что требует приложение.

Стабильность частоты выражается в частях на миллион (ppm), а иногда даже в частях на миллиард (ppb) для критически важных приложений, таких как точные военные и оборонные технологии.