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

Характеристики

Частота

Частота собственных колебаний кварцевого генератора может находиться в диапазоне от нескольких к Гц до сотен МГц. Она определяется физическими размерами резонатора , упругостью и кварца, а также тем, как вырезан резонатор из кристалла. Так как кварцевый резонатор является законченным электронным компонентом, его частоту можно изменять внешними элементами и схемой включения в очень узком диапазоне выбором резонансной частоты (параллельный или последовательный) или понизить параллельно включённым конденсатором. Существуют, однако, кустарные методики подстройки резонатора. Это целесообразно в случаях, когда желательно иметь несколько резонаторов с очень близкими параметрами. Для уменьшения частоты на кристалл кратковременно воздействуют парами иода (это увеличивает массу серебряных обкладок), для увеличения частоты обкладки резонатора шлифуют.

В 1997 году компания Epson Toyocom выпустила в свет серию генераторов SG8002, в конструктиве которых присутствуют блок подстроечных конденсаторов и два делителя частоты. Это позволяет получить практически любую частоту в диапазоне от 1 до 125 МГц . Однако данное достоинство неизбежно влечёт за собой недостаток — повышенный джиттер (фазовый шум). Цитата: Генератор с внутренними цепями фазовой автоподстройки частоты необходимо с предельной осторожностью применять в схемах, содержащих внешние цепи ФАПЧ.

Стабильность частоты

Колебания кварцевого генератора характеризуются высокой стабильностью частоты (10 ⁻⁵ ÷ 10 ⁻⁷ ), что обусловлено высокой добротностью кварцевого резонатора (10 ⁴ ÷ 10 ⁵ ).

Уровень фазовых шумов

У лучших генераторов спектральная плотность мощности фазовых шумов может быть менее −100 дБн/Гц на отстройке 1 Гц и менее −150 дБн/Гц на отстройке 1 кГц при выходной частоте 10 МГц .

Мощность

Мощность кварцевого генератора не превышает нескольких десятков милливатт ^{[ источник не указан 3597 дней ]} . При более высокой мощности кристалл кварцевого резонатора может разрушиться из-за возникающих в нём сильных механических напряжений . На практике, при необходимости получения большей мощности от стабилизированного кварцевым резонатором генератора применяется усилитель .

Тип выходного сигнала

Генераторы могут изготавливаться как в модификации с синусоидальным выходным сигналом, так и с сигналом прямоугольной формы, совместимым по логическим уровням с одним из стандартов ( TTL , CMOS , , LVDS и т. д.).

Наличие и тип термостабилизации

• термокомпенсированные (TCXO)
• термостатированные (OCXO, DOCXO)

Принцип работы

Этот раздел не завершён . Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Внешнее напряжение на кварцевой пластинке вызывает её деформацию . А она, в свою очередь, приводит к появлению электрического заряда на поверхности кварца ( пьезоэлектрический эффект ). В результате этого механические колебания кварцевой пластины сопровождаются синхронными с ними колебаниями заряда на её поверхности, и наоборот.

Для обеспечения связи резонатора с остальными элементами схемы непосредственно на кварц наносятся электроды , либо кварцевая пластинка помещается между обкладками конденсатора .

Для получения высокой добротности и стабильности резонатор помещают в вакуум и поддерживают постоянной его температуру .

Возможность перестройки частоты

• постоянной частоты
• частота управляется напряжением (VCXO)
• частота управляется цифровым кодом (NCXO)

Примеры схемотехнической реализации

• Генератор Пирса

Этот раздел не завершён . Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Использование

Кварцевые генераторы используют для измерения времени ( кварцевые часы , электронные часы ), в качестве стандартов частоты . Кварцевые генераторы широко применяются в цифровой технике в качестве генераторов тактовых импульсов .

См. также

• Кварц
• Кварцевый резонатор
• Генератор сигналов
• Генератор тактовых импульсов

Примечания

Литература

• Смагин А. Г. , Ярославский М. И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. — М. : «Энергия», 1970. — 488 с. — 6000 экз.

• Шитиков Г. Т. , Цыганков П. Я. , Орлов О. М. Высокостабильные кварцевые автогенераторы / Под ред. Г. Т. Шитикова. — М. : «Советское радио», 1974. — 376 с. — 11 300 экз.

• Альтшуллер Г. Б. Управление частотой кварцевых автогенераторов. — Изд. 2-е, перераб. и доп.. — М. : «Связь», 1975. — 304 с. — 7000 экз.

• Альтшуллер Г. Б. , Елфимов Н. Н. , Шакулин В. Г. Кварцевые генераторы: Справочное пособие. — М. : Радио и связь, 1984. — 232 с. — 27 000 экз.