У меня возникла необходимость сделать генератор на часовом кварце (32.768 kHz) для, собственно, часов. Я немного углубился в теорию и в итоге родил вот такую схему:
Как я это вижу: R2/R3/T1 - инвертирующий усилитель, R1 ограничивает мощность в кварце, ZQ1/C1/C2/C3 образуют частотно-избирательную цепь ОС.
R2 выбран из условия R2/R3 = βmin.
Номинал R1 взят того порядка, который я видел чаще всего на подобных схемах.
C1/C2/C3 подобраны с тем расчетом, чтобы подстройкой C2 можно было подогнать нагрузочную емкость кварца к необходимым шести пикофарадам.
Поскольку я не гуру генераторов, хочу спросить знающих людей: схема пригодна для реального использования, или в ней есть какой-нибудь фатальный недостаток, влияющий, например, на долговременную стабильность частоты? Спектральная чистота колебаний мне не важна, как и фазовый шум.
_________________ Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
В данном случае нет. Потом, этот же генератор я в перспективе хочу применить в устройстве, которое должно работать при напряжении питания вплоть до 0.9 В, и там логика совсем не прокатывает.
А готовые схемы я видел. В данный момент меня более всего интересует, правильные ли выводы я сделал из всего, что прочел.
_________________ Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
А вот закорачивать его в случае часового кварца нельзя. Он ограничивает мощность, рассеиваемую в кристалле (drive level), которая для кварца очень мала (предел - 20 мкВт).
Часовые кварцы физически выполнены по принципу камертона (tunung fork), а высокочастотные - в виде монолитного кусочка кварца (AT-cut). У последних допустимая мощность выше.
"The drive level is the power dissipated through a crystal in an operating circuit. A drive level (measured in microwatts) which is too high or too low can cause undesirable effects. If the level is too high, it can cause the oscillator frequency to change, cause a fracture of the quartz element, or lead to a permanent shift in frequency output. If the drive level is too low, it can prevent oscillator function completely. Generally, keep the drive level at the minimum level required for high stability and adequate oscillator output." [1]
"In general, the smaller the value of RS (Figure 2) [у меня - R1], the faster the oscillator will start. RS must be large enough to avoid overdriving the crystal, yet small enough to provide enough current to start oscillation quickly (an RS that’s too large could cause the oscillator to fail to start). RS can in some cases be zero (shorted), especially with high-frequency crystals." [2]
"Rd: [у меня - R1] Damping resister to control drive level Value: 100kohm to 330kohms" [3]
В общем, наверное просто попробую.
_________________ Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Это генератор Пирса, который по сути является генератором Колпитца на кварце и инвертирующем каскаде. Естесственно, саму топологию изобрел не я. Я ее, так сказать, адаптировал.
R3 задает режим транзистора. Для получения максимального размаха на коллекторе должно выполняться условие R2/R3 = β, что можно получить несложной математикой, так что особо менять R3 не хочется, ибо тогда R2 будет совсем запредельного номинала.
_________________ Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
R2 пробовал 330 кОм и 150 кОм, хотя, если верить теории, менять режим каскада бесполезно.
C3 пробовал вплоть до 18 нФ.
Самое интересное, что гугление показывает, что схема-то вполне типовая. Вот тут топология вообще один в один:
На VRTP тоже советуют нечто подобное, там в схеме аналогичной топологии совпадает схема смещения, но разнится номинал кварца и, соответственно, конденсаторы.
В общем, сама по себе топология вроде рабочая, но у меня почему-то не запускается. Размышляю.
UPD:
Смирил эго, впаял номиналы как на схеме выше. Генератор запустился.
Эх. А так хотелось побыть умным...
UPD2:
Есть ощущение, что, вопреки написанному на упаковке, кварц имеет нагрузочную емкость не 6 пФ, а 12.5 пФ.
UPD3:
Не знаю насчет емкости, скорее всего она не при чем. А вот режим транзистора я похоже изначально выбрал неверно - с одинаковыми емкостями запускается при 68K/3.3M и не запускается с 10K/1M. При этом с 68K/3.3M запускается и с теми номиналами конденсаторов, которые я посчитал исходя из нагрузочной емкости 6 пФ.
Так что похоже дело в том, что при том режиме, который я изначально задал транзистору, не выполняется баланс амплитуд - не хватает усиления.
UPD4:
Похоже что так и есть. Усиление транзистора в "чистой" (без резистора в эмиттере) схеме с общим эмиттером - Rload/Re, где Re, в свою очередь, 25 mV/Ie [1]. Увеличиваем резистор в коллекторе - растет усиление, хотя, конечно, надо еще учесть, что там просходит с током эмиттера. Будет время - посчитаю; но похоже, что все именно так.
_________________ Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Схема работать не будет. Кварц шунтируется переходом Б-Э и этим всё сказано. Кроме того, запуститься схеме не позволит крайне малый ток базы. Резистор 510 кОм вообще не нужен, ни о какой предельной мощности кварца даже речи нет.
IRMADE, вы немного опоздали - схема уже работает, причем именно в такой конфигурации; отличаются только номиналы. См. мое предыдущее сообщение.
Насчет шунтирования - здесь тразистор управляется током.
Насчет резистора и предельной мощности кварца - я полагаю, вам будет интересно изучить ссылки, приведенные выше, а также выдачу Google по запросу "crystal drive level".
Вкратце: "часовой" кварцевый резонатор и высокочастотный кварцевый резонатор - две большие разницы. Они отличаются конструкцией, а также типом среза.
Высокочастотные резонаторы (и вообще большинство кварцевых резонаторов) имеют тип среза AT, в то время как часовые кварцы - XY (см. статью по ссылке, которую давал noise1). Высокочастотные резонаторы выполняются в виде пластины, а часовые - в виде камертона.
Разница типов среза и конструкции приводит к разнице в механических характеристиках. И если в кварц с типом среза AT можно вкачивать почти любую разумную мощность, для часового кварца она строго лимитирована на уровне микроватт.
Потому нет, резистор нужен, и да, он должен быть большим. Вообще, погуглите схемы с часовыми кварцами. Этот резистор есть во всех таких схемах, за исключением случаев, когда применяется специализированая м/с, уже включающая требуемый резистор.
_________________ Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения
Вход
Регистрация
Правила
FAQ
Поиск
Потом, этот же генератор я в перспективе хочу применить в устройстве, которое должно работать при напряжении питания вплоть до 0.9 В, и там логика совсем не прокатывает.
