Русские Блоги
Каковы характеристики OCXO, VCXO, TCXO, MCXO, VC-OCXO и VC-TCXO?
Эта статья в основном решает следующие проблемы:
1) Каковы характеристики OCXO, VCXO, TCXO и MCXO?
2) В чем разница и связь между OCXO и VC-OCXO?
3) В чем разница и связь между TCXO и VC-TCXO?
1. Каковы характеристики OCXO, VCXO, TCXO и MCXO?
1.1 OCXO (O означает коробку с постоянной температурой, улучшает стабильность частоты)
Рисунок 1-1 Внутренняя структура OCXO
Кристаллический осциллятор, управляемый духовкой, Кристаллический осциллятор, управляемый духовкой, OCXO Надень кристалл Термостат В ПЕЧИ ( На изображении выше показано, что самая внешняя оболочка не OVEN ), чтобы минимизировать влияние температуры окружающей среды на кристалл.ИЗОЛЯЦИЯ является изолятором, а OCXO также содержит НАГРЕВАТЕЛЬ.
Энергопотребление OCXO делится на потребляемую мощность при запуске (пусковой ток) и стабильное энергопотребление (стабильный ток). Например, потребляемая мощность при запуске серии O55A от Dapu составляет 8,0 Вт, а потребление стабильной мощности. составляет 4,0 Втmax; потребляемая мощность также может быть выражена током. Например, пусковой ток Dapu O23B-I321 составляет 1000 мА, а стабильный ток — 400 мА.
Примечание, OCXO — это еще не все VC-OCXO 。
1.2 TCXO (T означает температуру, C означает компенсацию, улучшение стабильности частоты)
Осциллятор X’tal (кристалл) с температурной компенсацией, TCXO использует схему тепловой компенсации для формирования напряжения обратной компенсации, чтобы компенсировать дрейф, вызванный температурой самого кристалла, тем самым улучшая температурную стабильность кристалла.
Рисунок 1-2 Структурная схема TCXO
Не все TCXO являются VC-TCXO, а некоторые не управляются напряжением. ,Как показано ниже.
Рисунок 1-3 Схема подключения NSA0324E TCXO
1.3 MCXO (M означает MCU, что улучшает стабильность частоты)
Кварцевый генератор, который использует MCU для цифровой компенсации температуры, называется MCXO, который редко встречается и используется.
1.4 VCXO (V означает напряжение, регулируемая частота)
Кварцевый генератор, управляемый напряжением, в основном состоит из кварцевого кристалла, варакторного диода и колебательного контура.Емкость варакторного диода изменяется путем управления напряжением варакторного диода для достижения цели регулировки частоты.
Рисунок 1‑4 Структурная схема VCXO
VCXO не является VC-OCXO, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 1‑5 Структурная схема DSV323S и определение контактов
Ocxo что это
| Название разделов |
|---|
| Источники питания В данном разделе собраны конструкции иточников питания. Рассмотены способы преобразования и получения электрической энергии |
| Реклама на ВРТП Реклама на вртп. |
Мы предлагаем вам два вида интернет рекламы:
— контекстная реклама
— баннерная реклама
Это наиболее продуктивные средства рекламы, позволяющие ускорить раскрутку сайта и улучшить узнаваемость бренда.
Посещаемость нашего ресурса более 7000 в день, а количество просмотров более 30 000 в день.
Предпочтение отдается технической тематике рекламы или теме HI-TECH.
Для резмещения рекламы на нашем сайте вам необходимо отправить письмо с заявкой и описанием типа рекламы на адрес
— Баннер слева сайта: ширина 180 пикселей, высота от 100 до 250 пикселей. При большей высоте баннера цена оговаривается
отдельно.
Сквозное размещение рекламного баннера на главной странице — в левой колонке сайта. Размещение статическое. Стоимость
— Баннер внизу сайта: ширина от 150 до 250 пикселей, высота 150 пикселей.
При большей ширине баннера цена оговаривается отдельно
сквозное размещение рекламного баннера в нижней части центральной колонки. Размещение статическое. Стоимость — 3000р в
Баннерная реклама должна быть в формате GIF или FLASH.
— Тематическая статья в разделе «Реклама» объемом до 2500 символов.
Стоимость размещения 500р. Оплата разовая.
Камертон для электроники: тактирующие компоненты производства NDK
Японская компания NDK – один из лидеров в области производства тактирующих компонентов – кварцевых резонаторов, тактовых генераторов, SPXO, TCXO, VCXO и ПАВ-фильтров. А сервисы, предоставляемые компанией, помогают решить проблемы, возникающие при выборе компонентов для построения цепей тактирования на базе кварцевых резонаторов.
Японская компания Nihon Dempa Kogyo (NDK) была создана в 1948 году, а в 1949 начала производство и продажу кварцевых резонаторов. К настоящему времени номенклатура изделий включает самые разнообразные тактирующие компоненты, датчики и приборы:
- кварцевые резонаторы (Crysta lUnit);
- кварцевые тактовые генераторы (Crystal Clock Oscillator);
- кварцевые генераторы SPXO (Simple Packaged Crystal Oscillator);
- термокомпенсированные кварцевые генераторы TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator);
- кварцевые генераторы, управляемые напряжением, VCXO (Voltage-Controlled Crystal Oscillators);
- модули переноса частоты FCXO (Frequency Controlled Crystal Oscillator) FCXO
- прецизионные термостатированные кварцевые генераторы OCXO/Twin-OCXO/Twin-DCXO;
- кварцевые фильтры (Crystal Filter);
- ПАВ-фильтры SAW (SAW Device);
- синтетические кварцевые кристаллы/кварцевые срезы/оптические компоненты;
- ультразвуковые датчики;
- биодатчики;
- синтезаторы частоты (Frequency Synthesizer);
- функциональные генераторы (Signal Generator).
Компания NDK является надежным и уважаемым поставщиком тактирующих компонентов. Об этом, в частности, говорит тот факт, что самые крупные производители процессоров и контроллеров рекомендуют использовать резонаторы и генераторы NDK для тактирования своих микросхем. В этом легко убедиться, если самостоятельно ознакомиться с руководствами по тактированию от STMicroelectronics [1], Texas Instruments [2], NXP [3], Silicon Labs [4] и других компаний. В каждом из этих документов продукция NDK присутствует в перечне рекомендованных компонентов.
Такое доверие производителей микроконтроллеров связано с тем, что NDK занимается не только выпуском резонаторов и генераторов, но и тщательно отслеживает совместимость своей продукции с популярными микросхемами. Кроме того, NDK выполняет тесты на совместимость по требованию заказчика и советует, как лучше организовать схему тактирования в каждом конкретном случае.
Характеристики кварцевых резонаторов
Неопытные разработчики при выборе кварцевого резонатора очень часто учитывают только два основных параметра: номинальную частоту и габариты. Однако во многих случаях этого недостаточно. Рассмотрим другие не менее важные характеристики кварцевых резонаторов.
Кварцевый резонатор обладает высокой стабильностью, однако, значение его частоты может меняться под действием температуры, старения, давления, радиации, механических воздействий и прочего. Как правило, основной вклад в отклонение частоты от номинального значения вносит начальная погрешность и температурная зависимость. Оба параметра обычно указывают в документации на резонатор.
Начальная погрешность частоты (Frequency Tolerance), ppm или ×10 -6 – начальное отклонение от номинального значения частоты. Обычно приводится для конкретной рабочей температуры, например, 25°C.
Температурная зависимость частоты для кварцев кГц- и МГц-диапазонов указывается отдельными параметрами. Для часовых кварцев (32,768 кГц) вводится понятие температурного коэффициента.
Температурный коэффициент изменения частоты (Temperature Coefficient), ppm или 10 -6 /°C 2 , определяет отклонение частоты при изменении температуры на 1°C. При этом отклонение частоты высчитывается по формуле 1:
где k – температурный коэффициент;
Δt – разница между текущей температурой окружающей среды и нормальным уровнем в 25°C.
Для кварцевых резонаторов МГц-диапазона вводится понятие температурной нестабильности.
Температурная нестабильность (Frequency versus Temperature Characteristics), ppm или ×10 -6 – это отклонение частоты во всем температурном диапазоне относительно нормального уровня в 25°C.
Для достижения стабильного, точного тактового сигнала следует применять резонаторы с меньшим температурным коэффициентом или меньшей температурной нестабильностью. Если этого будет недостаточно, то необходимо перейти на термокомпенсированные генераторы TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) или термостатированные генераторы OCXO (Oven-Controlled Crystal Oscillator).
Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора
Кварцевый резонатор является электромеханическим компонентом. Для описания его электрических характеристик используют эквивалентную схему (рисунок 1). Элементы L1, C1, R1 называют, соответственно, динамическими или эквивалентными индуктивностью, емкостью и сопротивлением. Емкость С0 называют параллельной емкостью.
На частотной характеристике резонатора есть две характерных точки: частота последовательного резонанса Fs и частота антирезонанса Fa (рисунок 2).
Рис. 2. Частотные характеристики кварцевого резонатора
Частота последовательного резонанса определяется формулой 2:
Частота антирезонанса характеризуется значением формулы 3:
Частотный диапазон между Fs и Fa называют областью параллельного резонанса. В ней резонатор ведет себя как индуктивная нагрузка и добавляет 180° к фазовому сдвигу [1].
Внутри области параллельного резонанса частота может быть определена следующим образом (формула 4):
Где CL – внешняя нагрузочная емкость.
Нагрузочная емкость CL – один из важнейших параметров резонатора. Как видно из формулы 4, изменяя CL, можно подстраивать частоту резонатора. Рекомендуемое значение CL обязательно указывают в документации на резонатор.
Еще одной важной характеристикой резонатора является эквивалентное последовательное сопротивление ESR.
Эквивалентное последовательное сопротивление ESR (Equivalent series resistance) характеризует сопротивление резонатора с учетом нагрузочной емкости CL, и может быть определено следующим образом (формула 5):
Как правило, значение ESR приводится в документации на резонатор (для заданной емкости CL).
Последовательное сопротивление, в свою очередь, определяет допустимый уровень возбуждения.
Уровень возбуждения DL (drive level) – мощность, рассеиваемая кристаллом кварца. Она определяется по формуле 6:
где IQRMS – среднеквадратичный ток, протекающий через кристалл кварца.
В документации на резонатор обычно приводятся два значения уровня возбуждения: номинальное и максимально допустимое.
Максимальный уровень возбуждения определяет максимальную мощность, которую допустимо рассеивать на кристалле. Превышение этой мощности обязательно сказывается на характеристиках резонатора и даже может привести к его разрушению. Чтобы этого не происходило, в цепь тактирования вводят последовательное ограничительное сопротивление. Более подробно об этом будет сказано в следующем разделе.
Как видно из вышесказанного, большинство электрических характеристик связано с нагрузочной емкостью. В реальной жизни значение нагрузочной емкости определяется конкретной схемой. То же самое можно сказать и об отрицательном сопротивлении. Чтобы лучше разобраться в этих параметрах, рассмотрим конкретный пример схемы тактирования для микроконтроллеров производства компании STMicroelectronics.
Генератор Пирса, нагрузочная емкость и отрицательное сопротивление
Рис. 3. Реализация генератора Пирса для микроконтроллеров STM8 и STM32 от STMicroelectronics
Для тактирования микроконтроллеров чаще всего используется схема генератора Пирса, которая состоит из инвертора, кварцевого резонатора, двух конденсаторов (CL1 и CL2), резистора (RF), включенного параллельно инвертору, и последовательного сопротивления Rext. Рассмотрим особенности этой схемы на примере микроконтроллеров STM8 и STM32 производства STMicroelectronics (рисунок 3).
Параллельный резистор RF, нужен, чтобы обеспечить работу инвертора в линейном режиме и не допускать насыщения. В микроконтроллерах STM8 и STM32 инвертор и резистор RF интегрированы в микроконтроллер, и пользователю остается добавить кварцевый резонатор, нагрузочные емкости и последовательный резистор Rext.
Резистор Rext используется для ограничения нагрузочного тока IQ через резонатор, чтобы не допустить превышения максимального уровня возбуждения DL. Однако прежде, чем выбрать номинал этого сопротивления, следует разобраться с емкостью нагрузки CL.
Как видно из схемы, изображенной на рисунке 3, нагрузочная емкость CL зависит от CL1 и CL2, а также от паразитной емкости CS, которая характеризует емкость проводников на печатной плате и емкость выводов микроконтроллера. STMicroelectronics рекомендует использовать для расчетов ориентировочное значение CS = 10 пФ. С учетом схемы включения полная емкостная нагрузка может быть определена следующим образом (формула 7) [1]:
В итоге, зная рекомендованное значение емкостной нагрузки (из документации на резонатор), можно определить нагрузочные емкости CL1 и CL2. Например, если производитель кварцевого резонатора указал значение CL = 15 пФ, а CS = 10 пФ то выражение имеет следующее значение:
Зная реальную нагрузочную емкость, можно рассчитать допустимый ток. Однако при работе с осциллографом удобнее использовать не ток, а напряжение (формула 8):
где \(C_
Переходя к пиковым значениям (формула 9):
Используя, формулы 6 и 9, получаем формулу 10 для расчета допустимого пикового напряжения на резонаторе:
Далее для задания пикового напряжения необходимо использовать переменный резистор Rext. Меняя его сопротивление, нужно добиться появления на осциллографе колебаний с амплитудой, не превышающей значения, рассчитанного по формуле (10). Для первого ориентировочного номинала Rext можно воспользоваться значением формулы 11 [1]:
Например, для генератора 8 МГц и CL2 = 15 пФ, Rext = 1326 Ом. Однако это значение следует проверить опытным путем.
Если сопротивление Rext слишком мало, то резонатор может выйти из строя из-за превышения допустимого значения DL. Если сопротивление Rext слишком велико, генерация тактового сигнала не начнется вовсе. Чтобы оценить возможность генерации тактового сигнала, вводят понятие отрицательного сопротивления. Отрицательное сопротивление (Negative resistance) позволяет судить о пригодности той или иной схемы тактирования для получения устойчивого сигнала.
Словом, построение системы тактирования – непростая задача, даже малейшие отклонения номиналов могут негативно сказаться на характеристиках тактового сигнала. Все это усугубляется влиянием паразитных параметров платы и самой тактируемой микросхемы. В результате резонатор может работать нестабильно или даже возбуждаться на более высоких гармониках. Чтобы избежать проблемы, необходимо следовать рекомендациям от производителей микроконтроллеров, а также использовать качественную продукцию от надежных поставщиков кварцевых резонаторов.
Компания NDK тщательно следит за совместимостью своих резонаторов с наиболее распространенными контроллерами и даже выполняет тестирование совместимости по требованию заказчика. Информация, предоставляемая NDK, поможет избежать проблем с тактированием.
Тестирование кварцевых резонаторов и измерение отрицательного сопротивления
Для измерения отрицательного сопротивления NDK использует стандартную схему (рисунок 4). В ней последовательно с кварцевым резонатором включен переменный резистор. Как было сказано выше, параллельный резистор RF может быть интегрирован в тестируемую микросхему.
![Рис. 4. Схема измерения отрицательного сопротивления [5]](https://www.compel.ru/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/ris_4-4-600x300.png)
Рис. 4. Схема измерения отрицательного сопротивления [5]
В начале тестирования значение переменного резистора выставляют на 0 Ом и добиваются устойчивого тактового сигнала. Далее начинают плавно увеличивать сопротивление до тех пор, пока система не сможет нормально стартовать. Полученное таким образом сопротивление добавочного резистора и есть величина отрицательного сопротивления.
Если в результате проверки оказалось, что отрицательное сопротивление слишком мало, то колебания могут не возникнуть, и нужно изменить номиналы элементов в цепях тактирования.
На сайте компании NDK можно найти результаты тестирования различных контроллеров от ведущих производителей: NXP, Texas Instruments, ST Microelectronics, Renesas, Ambiq Micro, Cypress, Toshiba. Например, для микроконтроллера STM32F217IG был проведен тест на совместимость с резонатором 27 МГц NX3225GA. Рекомендованные значения нагрузочных емкостей CL1 = CL2 = 7 пФ, значение Rext = 390 Ом. Уровень возбуждения составил 10 мкВт, а отрицательное сопротивление 1510 Ом, притом что минимально допустимое значение для данного резонатора составляет 900 Ом.
Таким образом, компания NDK может помочь потребителям с построением системы тактирования и с решением возникающих проблем.
Кварцевые резонаторы от NDK
Компания выпускает кварцевые резонаторы трех основных групп:
- часовые кварцевые резонаторы;
- кварцевые резонаторы со встроенным датчиком температуры;
- кварцевые резонаторы мегагерцевого диапазона.
Часовые кварцевые резонаторы выпускаются в трех корпусных исполнениях: 1,6×1 мм, 2×1,2 мм и 3,2×1,5 мм (таблица 1). Большая часть моделей предназначена для работы в диапазоне температур -40…85°С, однако существуют модели NX3215SA и NX3215SD, для которых температурный диапазон составляет -40…125°С, что делает их пригодными для автомобильных приложений.
Таблица 1. Часовые кварцевые резонаторы
| Наименование | Размер, мм | Fном, кГц | Точность при 25°С, 10 -6 | Tраб, °С | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | ||||
| NX1610SA | 1,6 | 1 | 0,45 | 32,768 | ±20 | -40…85 |
| NX2012SA | 2 | 1,2 | 0,55 | 32,768 | ±20 | -40…85 |
| NX3215SA | 3,2 | 1,5 | 0,8 | 32,768 | ±20 | -40…85 |
| NX3215SE | 3,2 | 1,5 | 0,8 | 32,768 | ±20 | -40…85 |
| NX3215SA | 3,2 | 1,5 | 0,8 | 32,768 | ±20 | -40…125 |
| NX3215SD | 3,2 | 1,5 | 0,8 | 32,768 | ±20 | -40…125 |
Семейство кварцевых резонаторов со встроенным датчиком температуры включает пять серий, которые отличаются габаритами, точностью, температурной погрешностью и диапазоном рабочих температур. Линейка самых миниатюрных резонаторов NX1612SB имеет габариты всего 1,6 x1,2 мм и покрывает диапазон 26…76,8 МГц. Наиболее широкий диапазон частот имеет линейка NX2520SG – 16…80 МГц. Эта же линейка отличается и самым широким диапазоном рабочих температур -40…105°С (таблица 2).
Таблица 2. Кварцевые резонаторы со встроенным датчиком температуры
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Температурная погрешность, 10 -6 | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NX1612SB | 1,6 | 1,2 | 0,45 | 26 | 76,8 | ±10 | ±12 | -30…85 |
| NX2016SF | 2 | 1,6 | 0,65 | 19,2 | 52 | ±10 | ±12 | -30…85 |
| NX2520SG | 2,5 | 2 | 0,9 | 19,2 | 54 | ±10 | ±12 | -30…85 |
| NX2016SF | 2 | 1,6 | 0,65 | 19,2 | 54 | ±10 | ±25 | -40…105 |
| NX2520SG | 2,5 | 2 | 0,9 | 16 | 80 | ±10 | ±25 | -40…105 |
Семейство кварцевых резонаторов мегагерцевого диапазона является самым многочисленным и объединяет 26 серий с разными характеристиками (таблица 3):
- с частотами 3,1375…150 МГц;
- с начальной погрешностью частоты от ± 10 ppm;
- с температурной погрешностью от ± 5 ppm/°С;
- с габаритами от 1,2×1 мм;
- с диапазоном температур до -40…150°С.
Серия NX1210AB отличается рекордно компактными габаритами – всего 1,2×1 мм, при этом погрешность частоты для резонаторов оказывается весьма низкой – ± 10 ppm.
Таблица 3. Кварцевые резонаторы мегагерцевого диапазона
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Температурная погрешность, 10 -6 | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NX1210AB | 1,2 | 1 | 0,25 | 26 | 52 | ±10 | ±15 | -30…85 |
| NX1612SA | 1,6 | 1,2 | 0,3 | 24 | 80 | ±10 | ±15 | -30…85 |
| 1,6 | 1,2 | 0,3 | 24 | 80 | ±15 | ±50 | -40…125 | |
| NX2016SA | 2 | 1,6 | 0,45 | 16 | 80 | ±10 | ±25 | -40…85 |
| ±15 | -10…75 | |||||||
| NX2016GC | 2 | 1,6 | 0,8 | 16 | 50 | ±50 | ±150 | -40…150 |
| NX2016SA | 2 | 1,6 | 0,45 | 20 | 80 | ±15 | ±50 | -40…125 |
| NX2520SA | 2,5 | 2 | 0,5 | 16 | 80 | ±15 | ±25 | -40…85 |
| 16 | 54 | ±10 | ±10 | -20…75 | ||||
| NX3225SA | 3,2 | 2,5 | 0,55 | 12 | 64 | ±15 | ±25 | -40…85 |
| 16 | 54 | ±10 | ±10 | -20…75 | ||||
| 40 | 150 | ±20 | ±25 | -40…85 | ||||
| NX3225GA | 3,2 | 2,5 | 0,75 | 9,84 | 50 | ±20 | ±30 | -40…85 |
| 3,2 | 2,5 | 0,75 | 9,8 | 50 | ±50 | ±150 | -40…150 | |
| NX3225GB | 3,2 | 2,5 | 0,75 | 12 | 50 | |||
| NX3225GD | 3,2 | 2,5 | 1 | 7,98 | 12 | |||
| NX3225SA | 3,2 | 2,5 | 0,55 | 12 | 50 | ±15 | ±50 | -40…125 |
| NX3225SC | 3,2 | 2,5 | 0,6 | 9,8433 | 50 | |||
| NX5032GA | 5 | 3,2 | 1,3 | 8 | 49,99 | ±30 | ±50 | -40…85 |
| 8 | 55 | ±20 | ±30 | -10…70 | ||||
| NX5032GB | 5 | 3,2 | 1 | 12 | 55 | ±20 | ±30 | -10…70 |
| NX5032SA | 4,9 | 3,1 | 0,75 | 11,0592 | 40 | ±10 | ±10 | -20…75 |
| 5 | 3,2 | 1,3 | 8 | 40 | ±50 | ±150 | -40…150 | |
| NX5032SD | 4,9 | 3,1 | 0,9 | 9,75 | 40 | ±15 | ±50 | -40…125 |
| NX8045GB | 8 | 4,5 | 1,8 | 4 | 40 | ±30 | ±50 | -40…85 |
| ±20 | ±30 | -10…70 | ||||||
| NX8045GE | 8 | 4,5 | 2 | 4 | 8 | ±50 | ±150 | -40…150 |
| NX8045GB | 8 | 4,5 | 1,8 | 8 | 40 | ±50 | ±150 | -40…150 |
| AT-41 | 11,05 | 4,7 | 3,68 | 3,1375 | 74,1 | ±20 | ±30 | -10…70 |
| AT-41CD2 | 11,4 | 4,8 | 4 | ±20 | ±30 | -10…70 | ||
| NR-2C | 7,9 | 3,2 | 6 | 10 | 150 | ±10 | ±5 | -10…60 |
| NR-2B | 7,9 | 3,2 | 8 | 10 | 100 | ±10 | ±5 | -10…60 |
Кварцевым резонаторам производства NDK присущи отличное качество, малые габариты и достаточно высокая точность. Впрочем, для некоторых приложений требуется еще более высокая точность и температурная стабильность. Кроме того, как было показано выше, использование обычных резонаторов связано с некоторым риском нестабильности при неграмотной организации схемы тактового генератора. Самым простым решением перечисленных проблем будет использование готовых кварцевых генераторов от NDK.
Тактовые генераторы общего назначения от NDK
Тактовые генераторы общего назначения представляют собой простые генераторы с CMOS- и ТТЛ-выходами без дополнительных цепей компенсации температурной погрешности. По этой причине точность и погрешность таких генераторов оказываются на уровне традиционных кварцевых резонаторов.
Данную группу генераторов можно считать «рабочими лошадками» современной электроники, так как они используются в большинстве приложений, в которых нет повышенных требований к точности и диапазону рабочих температур: в контроллерах, компьютерной технике, измерительных приборах и так далее.
NDK выпускает несколько различных групп тактовых генераторов общего назначения.
Стандартные генераторы общего назначения – миниатюрные генераторы с диапазоном частот 1,5…80 МГц, температурным диапазоном до -40…125°С и стандартным диапазоном напряжений питания 1,8…3,3 В (таблица 4).
Таблица 4. Стандартные генераторы общего назначения
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NZ1612SH | 1,6 | 1,2 | 0,6 | 1,5 | 80 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | |||||||
| ±50 | -40…85 | |||||||
| ±25 | -20…70 | |||||||
| NZ2016SH | 2 | 1,6 | 0,7 | 1,5 | 80 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | |||||||
| ±50 | -40…85 | |||||||
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
| NZ2520SH | 2,5 | 2 | 0,9 | 1,5 | 80 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | |||||||
| ±50 | -40…85 | |||||||
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
| NZ2520SH | 2,5 | 2 | 0,9 | 80 | 170 | ±50 | 1,8…3,3 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
| NZ3225SH | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 1,5 | 80 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | |||||||
| ±50 | -40…85 | |||||||
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
Часовые генераторы 32,768 кГц – группа миниатюрных генераторов с частотой 32,768 кГц, точностью до ±30 ppm и стандартным диапазоном напряжений питания 1,8…3,3 В (таблица 5).
Таблица 5. Стандартные часовые генераторы 32,768 кГц
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| NZ2016SH | 2 | 1,6 | 0,7 | 32,768 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | ||||||
| ±30 | -40…85 | ||||||
| NZ2520SH | 2,5 | 2 | 0,9 | 32,768 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | ||||||
| ±30 | -40…85 | ||||||
| NZ3225SH | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 32,768 | ±30 | 1,8…3,3 | -40…85 |
Малопотребляющие часовые генераторы 32,768 кГц. Генераторы из этой группы имеют уровень потребления в десять раз меньший, чем у стандартных часовых генераторов (таблица 6). Например, часовой генератор NZ2016SH потребляет 260 мкА в активном режиме и 20 мкА в режиме ожидания, а малопотребляющий генератор NZ2016SHB потребляет в активном состоянии всего 20 мкА и 5 мкА в режиме ожидания.
Таблица 6. Малопотребляющие часовые генераторы 32,768 кГц
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| NZ1612SHB | 1,6 | 1,2 | 0,6 | 32,768 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | ||||||
| ±30 | -40…85 | ||||||
| NZ2016SHB | 2 | 1,6 | 0,7 | 32,768 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | ||||||
| ±30 | -40…85 | ||||||
| NZ2520SHB | 2,5 | 2 | 0,9 | 32,768 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
| ±50 | -40…105 | ||||||
| ±50 | -40…85 | ||||||
Генераторы с двумя тактовыми выходами формируют сразу два тактовых сигнала: низкочастотный 32,768 кГц и высокочастотный сигнал мегагерцевого диапазона 16…32 МГц (таблица 7).
Таблица 7. Генераторы с двумя тактовыми выходами
| Наименование | Размер, мм | F1ном, МГц | F2ном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | ||||||
| NZ2016SK | 2 | 1,6 | 0,7 | 32,768 | 16…32 | ±100 | 1,6…3,7 | -40…85 |
Генераторы для автомобильных приложений. Генераторы NZ2520SHA сертифицированы в соответствии с требованиями AEC-Q100/Q200 и способны работать в диапазоне температур -40…125°С (таблица 8).
Таблица 8. Генераторы для автомобильных приложений
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NZ2520SHA | 2,5 | 2 | 0,9 | 1,5 | 80 | ±100 | 1,8…3,3 | -40…125 |
Прецизионные тактовые генераторы. Линейка генераторов NZ2520SEA отличается минимальной начальной погрешностью частоты не хуже ±15 ppm (таблица 9).
Таблица 9. Прецизионные тактовые генераторы
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NZ2520SEA | 2,5 | 2 | 0,9 | 2,75 | 54 | ±15 | 1,8…3,3 | -40…85 |
Генераторы с пониженным уровнем фазового шума отличаются малой погрешностью частоты от ±20 ppm и низким фазовым шумом (таблица 10). Например, уровень фазового шума для генератора NZ2016SD составляет-146 дБ/Гц в полосе ±1 кГц и -157 дБ/Гц в полосе ±100 кГц при питании 3,3 В, температуре 25°C и частоте резонатора Fout = 26 МГц.
Таблица 10. Генераторы с пониженным уровнем фазового шума
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NZ2016SD | 2 | 1,6 | 0,7 | 1,5 | 60 | ±50 | 1,8…3,3 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
| NZ2520SD | 2,5 | 2 | 0,9 | 1,5 | 80 | ±50 | 1,8…3,3 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
| NZ3225SD | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 1,5 | 80 | ±50 | 1,8…3,3 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
| ±20 | -10…60 | |||||||
Генераторы с ультранизким уровнем фазового шума. Серия NZ2520SDA имеет фазовый шум -164 дБ/Гц в полосе ±1 кГц и -169 дБ/Гц в полосе ±100 кГц при питании 3,3 В, температуре 25°C и частоте резонатора Fout = 22,5792 МГц (таблица 11).
Таблица 11. Генераторы с ультранизким уровнем фазового шума
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NZ2520SDA | 2,5 | 2 | 0,9 | 20 | 50 | ±50 | 1,8…3,3 | -40…85 |
Генераторы с ультранизким напряжением питания. Если в стандартных генераторах диапазон напряжений питания составляет 1,8…3,3 В, то у генераторов данной группы минимальный уровень напряжения составляет всего 0,9 В (таблица 12).
Таблица 12. Генераторы с ультранизким напряжением питания
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | макс | ||||
| NZ2016SF | 2 | 1,6 | 0,7 | 1,5 | 50 | ±50 | 0,9…1,5 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
| NZ2520SF | 2,5 | 2 | 0,9 | 1,5 | 50 | ±50 | 0,9…1,5 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
| NZ3225SF | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 1,5 | 50 | ±50 | 0,9…1,5 | -40…85 |
| ±30 | -10…70 | |||||||
Малопотребляющие высокочастотные генераторы. Потребление тока у генераторов этой группы оказывается на порядок меньшим, чем у стандартных моделей (таблица 13). Например, потребление стандартного генератора NZ2016SH в активном режиме составляет 2,5…9 мА, в то время как малопотребляющие генераторы NZ2016SJ имеют ток потребления всего 0,92…1,78 мА.
Таблица 13. Малопотребляющие высокочастотные генераторы
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||
| NZ2016SJ | 2 | 1,6 | 0,7 | 6 | 40 | ±30 | 1,8 | -40…85 |
| NZ2520SJ | 2,5 | 2 | 0,9 | 5 | 40 | ±30 | 1,8 | -40…85 |
| NZ3225SJ | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 5 | 40 | ±30 | 1,8 | -40…85 |
Генераторы общего назначения 5х3,2 мм с фиксированным напряжением питания имеют фиксированные напряжения питания 1,8/2,5/3,3/5 В, широкий диапазон частот 2,5…70 МГц и стандартное корпусное исполнение 5х3,2 мм (таблица 14).
Таблица 14. Генераторы общего назначения 5х3,2 мм с фиксированным напряжением питания
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Uпит, В | Tраб, °С | Точность, 10 -6 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | |||||
| 2725N | 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 70 | CMOS | 5 | -20…70 | ±100 |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 70 | CMOS | 5 | -10…70 | ±50 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 70 | CMOS | 5 | -10…60 | ±30 | |
| 2735N | 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 70 | TTL | 5 | -20…70 | ±100 |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 70 | TTL | 5 | -10…70 | ±50 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 70 | TTL | 5 | -10…60 | ±30 | |
| 2725T | 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 125 | CMOS | 3,3 | -20…70 | ±100 |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 125 | CMOS | 3,3 | -10…70 | ±50 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 75 | CMOS | 3,3 | -40…85 | ±50 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 75 | CMOS | 3,3 | -40…85 | ±100 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 75 | CMOS | 3,3 | -40…105 | ±100 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 75 | CMOS | 3,3 | -10…70 | ±30 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 22 | 44 | CMOS | 3,3 | -10…70 | ±25 | |
| 2725Q | 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 125 | CMOS | 2,5 | -10…70 | ±50 |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 125 | CMOS | 2,5 | -20…70 | ±100 | |
| 2725Z | 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 40 | CMOS | 1,8 | -20…70 | ±100 |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 40 | CMOS | 1,8 | -10…70 | ±30 | |
| 5 | 3,2 | 1 | 2,5 | 40 | CMOS | 1,8 | -10…70 | ±50 | |
Тактовые генераторы общего назначения имеют CMOS- или ТТЛ-выходы. Если требуются высокочастотные тактовые сигналы LVDS/HCSL/LVPECL, то следует воспользоваться генераторами SPXO.
Кварцевые генераторы SPXO от NDK
Кварцевые генераторы SPXO (Simple Packaged Crystal Oscillator) представляют собой генераторы без дополнительных цепей компенсации температурной погрешности. Точность и погрешности SPXO идентичны характеристикам традиционных кварцевых резонаторов. Их главной отличительной чертой являются выходные тактовые сигналы LVDS/HCSL/LVPECL.
Стандартные генераторы SPXO. Данная группа объединяет генераторы SPXO с выходными сигналами LVDS/HCSL/LVPECL, напряжениями питания 2,5/3,3 В и диапазоном частот 62,2…220 МГц (таблица 15).
Таблица 15. Стандартные генераторыSPXO
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Uпит, В | Tраб, °С | Точность, 10 -6 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | |||||
| NP3225SA | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 100 | 170 | LVPECL | +2,5/+3,3 | -40…85 | ±50 |
| NP3225SB | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 100 | 170 | LVDS | +2,5/+3,3 | -40…85 | ±50 |
| NP3225SC | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 100 | 170 | HCSL | +2,5/+3,3 | -40…85 | ±50 |
| NP5032SA | 5 | 3,2 | 1,2 | 100 | 170 | LVPECL | +2,5/+3,3 | 0…70 | ±25 |
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| -40…85 | ±100 | ||||||||
| NP5032SB | 5 | 3,2 | 1,2 | 100 | 170 | LVDS | +2,5/+3,3 | 0…70 | ±25 |
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| -40…85 | ±100 | ||||||||
| NP5032SC | 5 | 3,2 | 1,2 | 100 | 170 | HCSL | +2,5/+3,3 | 0…70 | ±25 |
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| -40…85 | ±100 | ||||||||
| 7311S | 7 | 5 | 1,7 | 62,5 | 220 | LVDS | +2,5 | -40…85 | ±50 |
| ±100 | |||||||||
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| ±100 | |||||||||
| 0…70 | ±25 | ||||||||
| 7 | 5 | 1,7 | 62,5 | 220 | LVDS | +3,3 | -40…85 | ±50 | |
| ±100 | |||||||||
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| ±100 | |||||||||
| 0…70 | ±25 | ||||||||
| 7 | 5 | 1,7 | 62,5 | 220 | LVPECL | +2,5 | -40…85 | ±50 | |
| ±100 | |||||||||
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| ±100 | |||||||||
| 0…70 | ±25 | ||||||||
| 7 | 5 | 1,7 | 62,5 | 220 | LVPECL | +3,3 | -40…85 | ±50 | |
| ±100 | |||||||||
| 0…85 | ±50 | ||||||||
| ±100 | |||||||||
| 0…70 | ±25 | ||||||||
Программируемые генераторы SPXO. Главной отличительной чертой данных генераторов (таблица 16) является возможность программирования выходной частоты с помощью I²C.
Таблица 16. Программируемые генераторы SPXO
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | |||||
| NP5032S | 5 | 3,2 | 1,2 | 15 | 2100 | PECL | ±10, ±20, ±50 | +1,8/+2,5/+3,3/ | -40…85 |
| LVDS | |||||||||
| CML | |||||||||
| 15 | 700 | HCSL | |||||||
| 15 | 200 | CMOS | |||||||
| NP7050S | 7 | 5 | 1,6 | 15 | 2100 | PECL | ±10, ±20, ±50 | +1,8/+2,5/+3,3/ | -40…85 |
| LVDS | |||||||||
| CML | |||||||||
| 15 | 700 | HCSL | |||||||
| 15 | 200 | CMOS | |||||||
Стандартные тактовые генераторы и генераторы SPXO имеют точность на уровне обычных кварцевых резонаторов. Однако существуют приложения, в которых требуется минимальная погрешность частоты и повышенная температурная стабильность, например, для GPS-приемопередатчиков. Для таких приложений следует использовать более стабильные термокомпенсированные генераторы TCXO.
Термокомпенсированные генераторы TCXO от NDK
TCXO (Temperature-Compensated Crystal Oscillator) имеют в своем составе цепи компенсации температурной погрешности.
По типу компенсации TCXO можно разделить на две группы: аналоговые и LSI (Large Scale Integration). Аналоговые TCXO используют дополнительные RC-цепочки и встроенные термисторы для отслеживания температуры и коррекции частоты. В LSI используется цифровой блок с модулем памяти.
Существует множество приложений, где требуется повышенная стабильность:
- мобильные телефоны;
- GPS;
- мобильные рации;
- спутниковые системы;
- измерительное оборудование, например, генераторы частоты и анализаторы спектра, и так далее.
Компания NDK также выпускает генераторы VC-TCXO (Voltage-Controlled TCXO). Это TCXO-генераторы, частота которых изменяется с помощью управляющего напряжения.
TCXO с расширенным температурным диапазоном. Главной отличительной особенностью этой группы генераторов является широкий диапазон рабочих температур -40…105°C (таблица 17). Температурная погрешность для генераторов NT2016SE и NT2520SE составляет ±0,5 ppm.
Таблица 17. TCXO с расширенным температурным диапазоном
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT2016SE | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -40…85 | ±0,5 | 1,8 | 2,2 |
| NT2520SE | 10 | 52 | 2,5 | 2 | 0,9 | -40…85 | ±0,5 | 1,8 | 2,2 |
TCXO с парой выходных каналов при одинаковой частоте сигнала. Серия NT2016SC имеет пару выходов с идентичной частотой сигнала. Погрешность частоты для этих генераторов составляет ±2 ppm (таблица 18).
Таблица 18. TCXO с парой выходных каналов одинаковой частоты
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT2016SC | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…85 | ±2,0 | 1,8 | 2,4 |
Низковольтные генераторы TCXO с функцией включения EN. Генераторы NT2016SB имеют минимальный уровень напряжения питания 1,2 В, в то время как для большинства остальных моделей минимальное напряжение составляет 1,8 В (таблица 19). Также эти генераторы имеют вход разрешения EN.
Таблица 19. Низковольтные генераторы TCXO с функцией включения EN
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT2016SB | 10 | 40 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…85 | ±0,5 | 1,2 | 2 |
TCXO с выходом датчика температуры и функцией включения EN. Генераторы NT2016SD снабжены выходом датчика температуры. Напряжение на нем составляет0,95 В при 25°C, далее напряжение изменяется с коэффициентом -8,7 мВ/°C (таблица 20). Также генераторы NT2016SD имеют функцию разрешения работы EN.
Таблица 20. TCXO с выходом датчика температуры и функцией включения EN
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT2016SD | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…5 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
TCXO с CMOS-выходом и функцией включения EN. Генераторы NT2520SC способны работать с напряжением питания 1,8 или 3,3 В и имеют вход разрешения работы EN (таблица 21).
Таблица 21. TCXO с CMOS-выходом и функцией включения EN
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT2520SC | 10 | 52 | 2,5 | 2 | 0,9 | -30…85 | ±2.5 | 1,8 | 10 |
| 3,3 | |||||||||
VC-TCXO с функцией автоподстройки частоты (AFC) имеют дополнительный вход для подстройки частоты с помощью внешнего напряжения (таблица 22).
Таблица 22. VC-TCXO с функцией автоподстройки частоты (AFC)
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT1612AA | 26 | 52 | 1,6 | 1,2 | 0,55 | -30…85 | ±2,0 | 1,8 | 2 |
| NT2016SA | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…85 | ±2,0 | 1,8 | 2 |
| NT2520SB | 10 | 52 | 2,5 | 2 | 0,9 | -30…85 | ±2,0 | 1,8 | 2 |
| -30…85 | 2,8 | ||||||||
| NT3225SA | 10 | 40 | 3,2 | 2,5 | 1 | -30…75 | ±2,5 | 3 | 1,7 |
| NT5032SC | 12 | 26 | 5 | 3,2 | 1,5 | -30…75 | ±2,5 | 3 | 1,5 |
TCXO для прецизионных GPS-приложений. Данные генераторы используются в приложениях, в которых требуется получить максимально стабильный тактовый сигнал. Для этой группы генераторов температурная погрешность составляет 0,5 ppm (таблица 23).
Таблица 23. TCXO для прецизионных GPS-приложений
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT1612AA | 26 | 52 | 1,6 | 1,2 | 0,55 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
| NT1612AB | 26 | 52 | 1,6 | 1,2 | 0,55 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
| -30…85 | |||||||||
| NT2016SA | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
| NT2016SB | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
| -30…85 | |||||||||
| NT2520SB | 10 | 52 | 2,5 | 2 | 0,9 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
| -30…85 | 2,8 | ||||||||
| NT2520SD | 10 | 52 | 2,5 | 2 | 0,9 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 2 |
| -30…85 | |||||||||
| NT3225SA | 10 | 40 | 3,2 | 2,5 | 1 | -30…85 | ±0,5 | 1,8 | 1,7 |
| -30…85 | 2,8 | ||||||||
TCXO с функцией включения EN – группа стандартных TCXO с функцией разрешения работы EN (таблица 24).
Таблица 24. TCXO с функцией включения EN
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT2016SB | 10 | 52 | 2 | 1,6 | 0,8 | -30…85 | ±2,0 | 1,8 | 2 |
| NT2520SD | 10 | 52 | 2,5 | 2 | 0,9 | -30…85 | ±2,0 | 1,8 | 2 |
Стандартные TCXO – группа TCXO с температурной погрешностью±2,5 ppm (таблица 25).
Таблица 25. Стандартные TCXO
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT3225SA | 10 | 40 | 3,2 | 2,5 | 1 | -30…75 | ±2,5 | 1,8 | 1,7 |
| 3 | |||||||||
Сверхстабильные TCXO для базовых станций используются в приложениях с самыми жесткими требованиями к стабильности частоты. Например, генераторы NT5032BA имеют температурную погрешность всего ±0,07 ppm (таблица 26).
Таблица 26. Сверхстабильные TCXO
| Наименование | Fном, МГц | Размер, мм | Tраб, °С | Температурная погрешность, 10 -6 | Uпит, В | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Д | Ш | В | |||||
| NT5032BA (c E/D) | 10 | 26 | 5 | 3,2 | 1,8 | -10…70 | ± 0,07 | 3,3 | 6 |
| 10 | 40 | 5 | 3,2 | 1,8 | -40…85 | ± 0,28 | 3,3 | 6 | |
| 10 | 25 | 5 | 3,2 | 1,8 | -40…105 | ± 0,5 | 3,3 | 6 | |
| NT5032BB | 10 | 26 | 5 | 3,2 | 1,8 | -10…70 | ± 0,07 | 3,3 | 6 |
| 10 | 40 | 5 | 3,2 | 1,8 | -40…85 | ± 0,28 | 3,3 | 6 | |
| 10 | 25 | 5 | 3,2 | 1,8 | -40…105 | ± 0,5 | 3,3 | 6 | |
| NT7050BB | 10 | 26 | 7 | 5 | 2 | -10…70 | ± 0,07 | 3,3 | 6 |
| 10 | 40 | 7 | 5 | 2 | -40…85 | ± 0,28 | 3,3 | 6 | |
| 10 | 25 | 7 | 5 | 2 | -40…105 | ± 0,5 | 3,3 | 6 | |
| NT7050BC (c E/D) | 10 | 26 | 7 | 5 | 2 | -10…70 | ± 0,07 | 3,3 | 6 |
| 10 | 40 | 7 | 5 | 2 | -40…85 | ± 0,28 | 3,3 | 6 | |
| 10 | 25 | 7 | 5 | 2 | -40…105 | ± 0,5 | 3,3 | 6 | |
Генераторы, управляемые напряжением VCXO
В структуре генераторов, управляемых напряжением VCXO (Voltage-Controlled Crystal Oscillator), последовательно с кварцевым резонатором помещены диоды, собственная емкость которых зависит от напряжения. Таким образом, прикладывая внешнее управляющее напряжение, можно изменять емкость диодов и подстраивать выходную частоту генератора. Диапазон подстройки для VCXO оказывается достаточно узким.
Стоит отметить, что VCXO не имеют температурной компенсации, поэтому их стабильность оказывается на уровне SPXO.
Генераторы VCXO чаще всего используются для построения ФАПЧ, схем модуляции и демодуляции.
Многочастотные VCXO-генераторы могут иметь сразу несколько центральных частот, вблизи которых можно вести подстройку (таблица 27). Выбор центральной частоты производится с помощью входов управления или по I²C. Генераторы производства NDK имеют различные типы выходных сигналов: PECL, LVDS, CML, HCSL, CMOS.
Таблица 27. МногочастотныеVCXO-генераторы
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||||
| NV5032S | 5 | 3,2 | 1,2 | 15 | 2100 | PECL | ±10, ±20, ±50 | +1,8/+2,5/+3,3/ | -40…85 | 100 |
| LVDS | ||||||||||
| CML | ||||||||||
| 15 | 700 | HCSL | ||||||||
| 15 | 200 | CMOS | ||||||||
| NV7050S | 7 | 5 | 1,6 | 15 | 2100 | PECL | ±10, ±20, ±50 | +1,8/+2,5/+3,3/ | -40…85 | 100 |
| LVDS | ||||||||||
| CML | ||||||||||
| 15 | 700 | HCSL | ||||||||
| 15 | 200 | CMOS | ||||||||
VCXO-генераторы с низким уровнем фазовых шумов. Данная группа генераторов отличается малым фазовым шумом и минимальным джиттером (таблица 28). Например, модели из линейки NV13M09WS имеют шум на уровне -144 дБ/Гц в полосе 1 кГц и -169 дБ/Гц в полосе 1 МГц.
Таблица 28. VCXO-генераторы с низким уровнем фазовых шумов
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | Iпит, макс. мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||||
| NV13M09WS | 13,8 | 9,2 | 2,8 | 100 | 125 | CMOS | ±5 | 3,3 | 0…70 | 30 |
| -40…85 | ||||||||||
| NV13M09WT | 13,8 | 9,2 | 5,5 | 100 | 125 | CMOS | ±5 | 3,3 | 0…70 | 30 |
| -40…85 | ||||||||||
VCXO для стационарной связи предназначены в первую очередь для проводной телефонной связи (таблица 29).
Таблица 29. VCXO для стационарной связи
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||||
| NV2520SA | 2,5 | 2 | 0,9 | 1,25 | 80 | CMOS | ±50 | 3,3 | -40…85 | 11 |
| NV3225SA | 3,2 | 2,5 | 0,9 | 1,25 | 80 | CMOS | ±50 | 3,3 | -40…85 | 11 |
Малопотребляющие VCXO для стационарной связи предназначены для проводной телефонной связи (таблица 30).
Таблица 30. Малопотребляющие VCXO для стационарной связи
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||||
| NV5032SB | 5 | 3,2 | 1,2 | 1,25 | 62 | CMOS | ±50 | 3,3 | -40…85 | 10 |
| NV5032SA | 5 | 3,2 | 1,2 | 62 | 170 | CMOS | ±50 | 3,3 | -40…85 | 35 |
| NV5032SC (Low Phase Noise) | 5 | 3,2 | 1,2 | 100 | 200 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…85 | 65 |
| NV7050SF | 7 | 5 | 1,6 | 1,25 | 62 | CMOS | ±50 | 3,3 | -40…85 | 10 |
| 122,88 | 35 | |||||||||
| NV7050SA | 7 | 5 | 1,6 | 62 | 170 | CMOS | ±50 | 3,3 | -40…85 | 35 |
| 7 | 5 | 1,6 | 100 | 200 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…85 | 65 | |
| 7 | 5 | 1,6 | 122,88 | 122,88 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…105 | 65 | |
| 7 | 5 | 1,6 | 80 | 170 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…85 | 85 | |
| NV11M09YA | 11,4 | 9,6 | 3,9 | 75 | 800 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…+85 | 65 |
| NV13M08YM | 13,8 | 8,9 | 4,1 | 10 | 125 | CMOS | ±45 | 3,3 | -40…85 | 30 |
| NV13M09WK | 13,8 | 9,2 | 2,8 | 10 | 125 | CMOS | ±45 | 3,3 | -40…85 | 30 |
| NV13M08YK | 13,8 | 8,9 | 4,1 | 75 | 800 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…85 | 65 |
| NV13M09WN | 13,8 | 9,2 | 2,8 | 75 | 800 | LVPECL | ±50 | 3,3 | -40…85 | 65 |
VCXO для оптической связи SONET, SDH, Ethernet. Генераторы NV13M08YN предназначены специально для оптической связи и имеют выходной сигнал LVPECL (таблица 31).
Таблица 31. VCXO для оптической связи SONET, SDH, Ethernet
| Наименование | Размер, мм | Fном, МГц | Выход | Точность, 10 -6 | Uпит, В | Tраб, °С | Iпит, макс., мА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | Мин. | Макс. | ||||||
| NV13M08YN | 13,8 | 8,9 | 4,1 | 1600 | 2200 | LVPECL | ±70 | 3,3 | -10…85 | 150 |
ПАВ-фильтры от NDK
ПАВ-фильтры (SAW) используют эффект поверхностных акустических волн (ПАВ), и являются обязательным элементом практически для всех радиопередающих систем. Функционал ПАВ-фильтра соответствует функционалу КИХ-фильтра.
В качестве полосового фильтра ПАВ применяют в самых различных приложениях, таких как: мобильные и базовые станции для GSM, CDMA, W-CDMA и прочих; приемопередатчики GPS и GLONASS; спутниковые системы связи; кабельное и спутниковое телевидение и так далее.
Основными характеристиками полосовых ПАВ-фильтров являются:
- центральная частота, Fном (обычно лежит в диапазоне 1 МГц…3 ГГц);
- полоса пропускания (зависит от конкретного приложения, например, ширина полосы для цифрового телевидения составляет единицы МГц, а для базовых станций достигает десятков МГц);
- вносимые потери (как и каждый фильтр, ПАВ вносит затухание). Для продуктов от NDK этот параметр начинается от 1,5 дБ (WFB40R0881CE);
- неравномерность АЧХ;
- подавление за полосой пропускания;
- тип подложки;
- диапазон рабочих температур;
- тип корпуса.
ПАВ-фильтры для беспроводного цифрового телевидения имеют центральную частоту 37,15 или 56,857 МГц, при этом ширина полосы составляет ±2,79 МГц (таблица 32).
Таблица 32. ПАВ-фильтры для беспроводного цифрового телевидения
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложение | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| WF555E0037KB | 37,15 | ±2,79 | 34 | 51,5 | 31,5 | 7,6 | Цифровое телевидение |
| WFA18B0037KB | 37,15 | ±2,79 | 30 | 45,5 | 12,5 | 9 | Цифровое телевидение |
| WF994A0056RC | 56,857 | ±2,81 | 30 | 25,5 | 13,5 | 6,4 | Цифровое телевидение |
ПАВ-фильтры для базовых станций GSM и WCDMA закрывают диапазон частот 707…2655 МГц, а ширина пропускания начинается с 10 МГц (таблица 33).
Таблица 33. ПАВ-фильтры для базовых станций GSM и WCDMA
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложение | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| WFB39A0836CE | 836,5 | 25 | 2 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции GSM850 |
| WFB41A0895CD | 895,5 | 39 | 2,7 | 3 | 3 | 1,25 | Базовые станции RGSM |
| WFB40A1950CD | 1950 | 60 | 2,5 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand1 |
| WFB40B1880CD | 1880 | 60 | 2,5 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand2 |
| WFB40C1747CD | 1747,5 | 75 | 2,8 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand3 |
| WFB40D1732CE | 1732,5 | 45 | 3,3 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand4 |
| WFB40E0836CE | 836,5 | 25 | 2,2 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand5 |
| WFB40R0881CE | 881,5 | 25 | 1,5 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand5_DL |
| WFB40F2535CE | 2535 | 70 | 3,3 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand7 |
| WFB40W2655CE | 2655 | 70 | 2,5 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand7_DL |
| WFB40G0897CD | 897,5 | 35 | 2,8 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand8 |
| WFB40S0942CD | 942,5 | 35 | 2,1 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand8_DL |
| WFB40J1740CD | 1740 | 60 | 2,8 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand10 |
| WFB40K0707CE | 707 | 18 | 2 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand12 |
| WFB40L0782CE | 782 | 10 | 2,8 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand13 |
| WFB40T0847CD | 847 | 30 | 2 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand20_UL |
| WFB40N1900CE | 1900 | 40 | 3 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand39 |
| WFB40P2350CD | 2350 | 100 | 2,4 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMABand40 |
| WFB40M0787CE | 787,5 | 21 | 2 | 3 | 3 | 1,05 | Базовые станции WCDMA |
ПАВ-фильтры для базовых станций WiMAX и IF работают в диапазоне 70…260,1 МГц, а ширина пропускания может быть менее 1 МГц (таблица 34).
Таблица 34. ПАВ-фильтры для базовых станций WiMAX и IF
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложение | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| WFA47A0140CE | 140 | 3,125 | 11 | 13,3 | 6,5 | 1,8 | Базовые станции WiMAX |
| WFA47C0140CD | 140 | 6,25 | 12,5 | 13,3 | 6,5 | 1,8 | Базовые станции WiMAX |
| WF872G0140CB | 140 | 16 | 13 | 13,3 | 6,5 | 1,8 | Базовые станции IF |
| WFE23A0153CB | 153,6 | 26 | 10,5 | 7 | 5 | 1,35 | Базовые станции IF |
| WFE23B0153CB | 153,6 | 36 | 12 | 7 | 5 | 1,35 | Базовые станции IF |
| WFE23C0192CB | 192 | 46 | 11,5 | 7 | 5 | 1,35 | Базовые станции IF |
| WFA07B0070CE | 70 | 0,8 | 10 | 13,3 | 6,5 | 1,8 | Рации |
| WF789A0248CE | 248,1 | 4 | 6 | 5,2 | 4,8 | 1,3 | Беспроводной обмен данными |
| WF789B0260CE | 260,1 | 4 | 6 | 5,2 | 4,8 | 1,3 | Беспроводной обмен данными |
ПАВ-фильтры для мобильных радиопередатчиков. Данная группа фильтров отличается весьма малым уровнем потерь, – от 2,4 дБ, – и узкой полосой пропускания – от 3 МГц (таблица 35).
Таблица 35. ПАВ-фильтры для мобильных радиопередатчиков
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложения | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| WFB17B0860CE | Filter1:769 | 14 | 2,6 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:860.5 | 19 | 2,7 | |||||
| WFB17F0767CD | Filter1:758 | 14 | 2,6 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:767 | 31 | 3,3 | |||||
| WFB17D0890CC | Filter1:769 | 14 | 2,6 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:809.5 | 31 | 3,3 | |||||
| WFB17G0856CE | Filter1:772 | 8 | 2,6 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:856 | 10 | 2,7 | |||||
| WFA10A0809CD | 809,5 | 31 | 3,5 | 3 | 3 | 1,25 | Рации |
| WFA57A0841CH | 841 | 3 | 5 | 3 | 3 | 1,25 | Рации |
| WFB17A0817CE | Filter1:801.5 | 15 | 2,4 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:817 | 16 | 2,6 | |||||
| WFB17C0860CE | Filter1:815 | 20 | 2,7 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:860.5 | 19 | 2,7 | |||||
| WFB17E0860CE | Filter1:772 | 8 | 2,6 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| Filter2:860.5 | 19 | 2,7 | |||||
| WFD23A0860CE | 860,5 | 19 | 3 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
| WFC11B0922CG | 922,5 | ±2 | 3,5 | 3 | 3 | 1,05 | Рации |
ПАВ-фильтры для маломощных IF-радиопередатчиков предназначены для работы в составе приемопередатчиков, работающих в нелицензируемых диапазонах частот (таблица 36).
Таблица 36. ПАВ-фильтры для маломощных радиопередатчиков
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложение | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| WF871B0421CD | 421,9 | ±0,5 | 2 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WFA17A0422CL | 421,9 | ±0,5 | 3,5 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WF871P0426CD | 426 | ±0,5 | 2 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WFC93C0426CL | 426 | ±0,5 | 3,5 | 3 | 3 | 1,05 | Маломощные радиопередатчики |
| WF871E0428CD | 428 | ±2,0 | 2,5 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WF871Q0429CD | 429,42 | ±0,5 | 2 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WFC93A0429CL | 429,55 | ±0,4 | 3,5 | 3 | 3 | 1,05 | Маломощные радиопередатчики |
| WFC93B0429CL | 429,42 | ±0,5 | 3,5 | 3 | 3 | 1,05 | Маломощные радиопередатчики |
| WF871L0433CD | 433,92 | ±0,87 | 2 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WF871G0440CD | 440 | ±0,5 | 2 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WF998C0915CE | 915 | 26 | 2,5 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WFC30A0915FE | 915 | 26 | 2,8 | 1,4 | 1,1 | 0,5 | Маломощные радиопередатчики |
| WFB69A0866CF | 866,5 | 7 | 2,5 | 3 | 3 | 1,25 | Маломощные радиопередатчики |
| WFC30B0924FF | 924 | 8 | 3,2 | 1,4 | 1,1 | 0,5 | Маломощные радиопередатчики |
| WFC48B0920CE | 920,1 | 6,8 | 3 | 3 | 3 | 1,05 | RFID |
| WFD51A0920FE | 920,1 | 6,8 | 3 | 1,4 | 1,1 | 0,5 | RFID |
| WFC48A0954CF | 954 | ±4 | 3 | 3 | 3 | 1,05 | RFID |
| WFC58B0169CK | 169,4375 | ±0.0375 | 6 | 5,2 | 4,8 | 1,3 | Умные счетчики |
| WFD14C0925CG | 925,8 | 4,6 | 3 | 3 | 3 | 1,05 | Умные счетчики |
| WFD79C0925FG | 925,8 | 4,6 | 3 | 1,4 | 1,1 | 0,5 | Умные счетчики |
| WFA27C0869CH | 869 | 2 | 3,9 | 3 | 3 | 1,25 | Дистанционные пульты управления |
| WFD79A0869FH | 869 | 2 | 3,9 | 1,4 | 1,1 | 0,5 | Системы сигнализации |
ПАВ-фильтры для автомобильных приложений. Большинство ПАВ-фильтров из этой группы сертифицированы в соответствии с AEC-Q200. Широкий диапазон температур -40…85°С позволяет применять их в навигаторах, системах дистанционного управления центральным замком, в приемниках спутникового радио и так далее (таблица 37).
Таблица 37. ПАВ-фильтры для автомобильных приложений
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложение | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | |||||
| WFC68D0315CH | 315 | 0,8 | 2,4 | 3 | 3 | 1,05 | Беспроводное управление центральным замком |
| WFG99A0433CG | 433,92 | 1,71 | 1,9 | 3 | 3 | 1,05 | Беспроводное управление центральным замком |
| WFC68K0433CJ | 433,92 | 0,8 | 2,4 | 3 | 3 | 1,05 | Беспроводное управление центральным замком |
| WFC75A1472CE | 1472 | 40 | 2,6 | 3 | 3 | 1,05 | Спутниковое радио |
| WFF93A1582UE | 1582,355 | 46,61 | 2 | 1,4 | 1,1 | 0,6 | GPS/GLONASS/BEIDOU |
| WFC38E1588CD | 1588 | 56 | 2 | 3 | 3 | 1,05 | GPS/GLONASS/BEIDOU |
Антенные переключатели ПАВ необходимы как для одновременного совместного использования антенны приемником и передатчиком, так и для электрической изоляции приемного и передающего тракта. В частотной характеристике таких устройств есть две зоны пропускания (таблица 38).
Таблица 38. Антенные переключатели ПАВ
| Наименование | Fном, МГц | Ширина полосы, МГц | Потери, дБ | Размер, мм | Приложение | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Д | Ш | В | ||||||
| WXC43Z1486FE | Rx | 1485,9 | 20 | 2,6 | 2 | 1,6 | 0,55 | Мобильная связь |
| Tx | 1437,9 | 20 | 2 | 1,5 ГГц диапазон Band11 | ||||
| WXC44Z1503FF | Rx | 1503,4 | 15 | 2,5 | 2 | 1,6 | 0,55 | Мобильная связь |
| Tx | 1455,4 | 15 | 1,9 | 1,5 ГГц диапазон Band21 | ||||
| WXA08A2120FF | Rx | 2120 | 20 | 2,2 | 2 | 1,6 | 0,65 | Мобильная связь |
| Tx | 1930 | 20 | 1,7 | 2 ГГц диапазон | ||||
| WXC90Z2132FE | Rx | 2132,5 | 45 | 2,5 | 2 | 1,6 | 0,55 | Мобильная связь |
| Tx | 1732,5 | 45 | 2 | 1,7/2 ГГц диапазон Band4 | ||||
Изготовление кварцевых кристаллов
NDK является одним из крупнейших производителей кварцевых резонаторов и генераторов, при этом выращивание кварцевых кристаллов остается основной специализацией компании с момента ее основания. Более того, NDK поставляет свои кристаллы другим производителям резонаторов и генераторов, которые занимаются только лишь распиловкой и монтажом кристаллов в корпус.
Компания NDK изготавливает синтетические кварцевые кристаллы в автоклаве вертикального типа (высокотемпературная печь высокого давления) с использованием метода гидротермического синтеза. Автоклав разделяется перегородкой на два отсека – верхний и нижний. Затравки для выращивания кристаллов помещают в верхний отсек (зону роста), а материалы для наращивания – в нижнюю (зону растворения).
При подготовке к производству разбавленный щелочной раствор выливают в нижнюю часть автоклава, где уже помещены материалы для наращивания, после чего начинают разогрев. Когда температура верхнего отсека автоклава достигает 300…320°С, а нижнего – 380…400°С, щелочной раствор расширяется, а давление поднимается до 130…145 МПа.
Из-за высокой температуры и давления материалы в нижней части автоклава растворяются в щелочи, становясь насыщенным раствором SiO2. Из-за разности температур начинается конвекция, и насыщенный раствор поднимается вверх. Когда раствор достигает верхнего отсека автоклава, он становится перенасыщенным из-за более низкой температуры в зоне роста и SiO2 кристаллизуется на затравочном кристалле. Затем раствор возвращается в нижний отсек автоклава и вновь насыщается. Далее цикл повторяется. Циклический процесс приводит к последовательному росту синтетических кристаллов кварца.
Когда кристалл выращен, происходит его распиловка по определенным направлениям, после чего срезы упаковываются в корпус.
Заключение
Компания NDK является одним из самых крупных и авторитетных производителей тактирующих компонентов. Сейчас NDK выпускает широкую номенклатуру кварцевых резонаторов, тактовых генераторов, SPXO, TCXO, VCXO, FCXO, ПАВ-фильтров, оптических компонентов и прочего.
NDK не только производит тактирующие компоненты, но и проводит тесты на совместимость с микросхемами различных производителей, например, NXP, Texas Instruments, STMicroelectronics, Renesas, ambiqmicro, Cypress, Toshiba.
Делаем из Mastech MS6100 частотомер
Удивительно видеть столь точное совпадение измеренного значения с ожидаемым.
Да, я не ошибся в заголовке. В том виде, в котором этот недостойный представитель семейства измерительных приборов был мной приобретен, он не заслуживал звания частотомера. В данной статье я описываю его доработку, в результате чего его точность и стабильность будет превосходить и более дорогие приборы, а также способ калибровки, доступный любому радиолюбителю, не имеющему доступа к рубидиевым стандартам и прочим благам цивилизации. В принципе, предлагаемая доработка годится практически для любого дешевого частотомера — проблемы с точностью и стабильностью задающего генератора характерны для них для всех.
Немного теории
Простейший тип цифрового частотомера основан на том принципе, что в течение заданного фиксированного интервала времени подсчитываются импульсы входного напряжения. Если интервал времени выбрать равным одной секунде, результат подсчета окажется равным частоте в герцах. При этом интервал измерения формируется с помощью второго счетчика, который подсчитывает импульсы опорного генератора и выдает сигнал в момент достижения им определенного значения. Подобную схему можно сравнительно просто реализовать на жесткой логике, но в настоящее время ее чаще собирают на каком-нибудь микроконтроллере, используя для счета импульсов и отсчета интервалов времени встроенные в МК счетчики-таймеры. Практически единственным источником погрешности в ней (не считая ограниченной разрядности результата измерения) является неопределенность частоты опорного генератора.
Кварцевая стабилизация позволяет достичь высокой стабильности частоты, но если мы хотим поддерживать частоту с долговременной стабильностью 1·10 -6 и выше, мы столкнемся с рядом трудностей. Окажется, что кварц не так стабилен, как казалось: его резонансная частота заметно зависит от температуры и постепенно смещается просто от времени (это явление называется старением), кроме того, в большинстве кварцевых генераторов генерация происходит не на самой резонансной частоте последовательного или параллельного резонанса, а несколько в стороне от нее, и этот сдвиг зависит от емкостей и индуктивностей в цепи кварца, включая паразитные и емкости переходов транзистора. Зависимость этих реактивностей от температуры и режимов транзистора генератора вносит свой существенный вклад в нестабильность частоты. В итоге, если не принимать специальных мер, частота, вырабатываемая кварцевым генератором, может произвольно дрейфовать в пределах до 20 ppm и больше (здесь и далее я буду использовать сокращение ppm, означающее 1 часть на миллион или 1·10 -6 ), в особенности если использовать кварц низкого качества, предназначенный для тактовых генераторов, к стабильности частоты которых не предъявляется особых требований.
Прецизионный кварцевый резонатор из «Гиацинта»
Дрейф, связанный со старением кварца, сводят к минимуму за счет изготовления самого резонатора наилучшим образом. Поверхность кварцевой пластины травят, растворяя нарушенный слой, электроды напыляют из золота, исключая их окисление и изменение массы, помещают пластину в вакуумированный баллон, в котором она подвешена таким образом, чтобы минимизировать присоединенную массу подвесной системы, а готовый резонатор подвергают длительной электротермотренировке — искусственному старению. Для сокращения влияния температуры выбирают особый термостабильный срез, определенным образом ориентированный относительно кристаллографических осей, а кварц или весь кварцевый генератор помещают в термостат, в котором поддерживается постоянная температура. Такие генераторы носят название OCXO. Они дороги, громоздки, потребляют довольно много энергии, требуют значительного времени для выхода на режим, зато дрейф их частоты может быть доведен до 0,01 ppm в год при практически полном отсутствии влияния на частоту внешней температуры.
Термокомпенсация кварцевого генератора
В другом варианте, более простом — используют кварцевый резонатор уже не столь высококачественный и дорогой, как в OCXO, но с определенной — хорошо известной и повторяемой от экземпляра к экземпляру — зависимостью резонансной частоты от температуры (это достигается высокой точностью ориентирования пластины относительно кристаллографических осей) и искусственно состаренный, а в схему автогенератора вводят варикап, позволяющий в некоторых пределах регулировать частоту. Подаваемое на этот варикап от специальной схемы напряжение зависит от температуры таким образом, чтобы изменение частоты, им вызванное, компенсировало ее отклонения, вызванные действием температуры. Такие генераторы называются TCXO — по стабильности частоты они примерно на порядок или два хуже, чем OCXO (дрейф 0,1-2 ppm/год, температурная зависимость 0,5-2 ppm в рабочем диапазоне температур). Но при этом весь генератор может быть весьма миниатюрным, потребляет не более нескольких миллиампер, не требует времени на разогрев и стоит, конечно, дороже простого нестабилизированного кварцевого генератора, но значительно дешевле, чем термостатированный «Гиацинт».
Каковы же требования к точности и стабильности частоты опорного генератора для простого радиолюбителя, к примеру, конструирующего или ремонтирующего аппаратуру для любительской радиосвязи? К примеру, при работе в эфире в однополосной модуляции разница между частотами передатчика и приемника не должна превышать 50 Гц, иначе голос будет звучать неестественно. На частотах самого высокочастотного радиолюбительского КВ диапазона — 28 МГц это соответствует 1,75 ppm, а на 144 МГц — 0,35 ppm. Расстройка в 1 кГц (максимально допустимая для узкополосной ЧМ) на диапазоне 430 МГц — около 2,5 ppm. Таким образом, необходимая точность уж точно не хуже 1 ppm, а в некоторых случаях желательно иметь и более высокую.
Внутренности прибора
Открутим винты и заглянем под крышку. Прибор выполнен на восьмиразрядном микроконтроллере HT48C30-1 фирмы Holtek в 28-ногом корпусе. Где-то треть его печатной платы занимают цепи подготовки сигнала — компараторы, отключаемые аттенюатор и фильтр низких частот, делитель частоты на 10 и тому подобное. Эта часть скрыта под металлическим экраном, крепящимся к плате тремя маленькими винтиками. Ее мы трогать не будем (но экран придется снять, чтобы вынуть плату из корпуса — один из крепежных саморезов расположен под ним). Остальную плату занимает простейший блок питания на 5 В на интегральном стабилизаторе 7805, собственно микроконтроллер с обвязкой, кварцевый генератор на 8 МГц, от которого тактируется МК, и «эталонный» генератор на 10 МГц под запаянным экраном, который никак не связан с остальной частью частотомера и не принимает никакого участия в его работе, а его выходной сигнал просто выведен на разъем на задней стенке. Слово «эталонный» я взял в кавычки по той причине, что он не отличается какой-то точностью и стабильностью и с прогревом уползает по частоте почти на 100 Гц, а частота его отличалась от номинала более чем на 300 Гц. Мы его трогать не будем, смысла в этом никакого. А интересует нас генератор на 8 МГц, распаянный прямо на плате рядом с микроконтроллером. Именно он здесь определяет точность и стабильность измерений частотомера. Несмотря на это, мы здесь видим обычный кварцевый генератор на одном транзисторе с коррекцией частоты в небольших пределах с помощью подстроечного конденсатора и обычном ширпотребном кварце в корпусе HC49. Никаких попыток термокомпенсации или термостабилизации здесь не было предпринято, что и привело к удручающе низкой стабильности: выбег частоты генератора от момента включения до условной стабилизации (на которую потребовались несколько часов) превышал 200 Гц, что соответствует нестабильности частоты 25 ppm и, в общем, типично для такого нестабилизированного кварцевого генератора. При этом абсолютная ошибка измерения после прогрева составила на частоте 8 МГц 170 Гц или 21 ppm. Таким образом, частотомер этот оказался не более точным, чем отображение частоты в осциллографе или соответствующая функция мультиметра, и его параметры никак не укладывались в заявленные в инструкции 10 ppm погрешности (тут хотелось бы заметить, что точность 20 ppm не стесняются указывать в характеристиках производители десятикратно более дорогих приборов, но они эти 20 ppm хотя бы гарантируют).
Что делать?
Тот самый TCXO, что я приобрел.
Простейшим вариантом исправления является установка на место штатного кварцевого генератора TCXO — термокомпенсированного кварцевого генератора, или OCXO — термостатированного кварцевого генератора. Анализ рынка показал, что на 8 МГц или кратные частоты последних не делают (стандартные частоты для OCXO — это 5 и 10 МГц). К тому же стоят они дорого, требуют достаточно мощного источника питания для нагревателя термостата, так что установка такого генератора, как минимум, обойдется в сумму, равную стоимости частотомера. Генератор же типа TCXO удалось найти в ближайшем радиомагазине за 1000 рублей (сейчас цена поднялась до 1500 руб.), правда, на 16 МГц, зато с заявленной в datasheet’е начальной точностью частоты 0,2ppm, то есть практически раз в сто лучше «родного». Его и будем «имплантировать» в схему прибора.
Тут сразу следует отметить: TCXO с выходом, рассчитанным на стандартные логические уровни (ТТЛ или HCMOS) встречаются довольно редко. В основном на выходе большинства таких генераторов — синусоида или трапеция с амплитудой в несколько сотен милливольт и очень низкой нагрузочной способностью.
Опорный генератор
Приобретенный TCXO выполнен в довольно стандартном для подобных изделий прямоугольном четвероногом корпусе размерами 18х12 мм с маркировкой «TCXO230 16.000» и отверстием для подстройки частоты в небольших пределах. Полное его наименование TCXO14-16.000M-1.5-5V-S-P-E. В прилагаемом даташите было указано, что напряжение питания 5 В, а выходное напряжение 1 В от пика до пика на нагрузке не менее 10 кОм. Осциллограф показал, что напряжение даже чуть больше, но любая попытка это напряжение «разогнать» до логических уровней простым способом на одном-двух транзисторах спотыкалась о крайне низкую нагрузочную способность выхода. Поэтому для формирования меандра с логическими уровнями я воспользовался компаратором MAX999. Опорный уровень компаратора, подаваемый на его инвертирующий вход, задается обычным делителем напряжения на 10 с конденсатором в нижнем плече, а входной сигнал подается на неинвертирующий вход. А дальше все просто — этот меандр подается на делитель частоты на 2 на триггере микросхемы 74HC74, на его выходе получается меандр с частотой 8 МГц. Второй триггер я, чтобы не оставлять неподключенным, также задействововал, так что у меня есть и выход 4 МГц, который я вывел на заднюю панель взамен тех самых «эталонных» 10 МГц (на схеме не рисовал, все аналогично первому триггеру). Вся схема собрана на небольшой печатной плате размерами 45х35 мм. Потребляемый ток всей платы — 17 мА. Плату рекомендуется поместить в экран, чтобы частотомер не был источником радиопомех.
Схема опорного генератора на 8 МГц
Крайне желательно перед дальнейшими действиями, собрав плату, запаяв в нее TCXO, припаяв к плате провода питания и кабель для выходного сигнала и отмыв флюс — подать на нее питание и погонять несколько дней (а лучше пару недель) в климатической камере для стабилизации параметров.
Подключение к частотомеру
Для подключения опорного генератора к частотомеру достаточно с помощью отрезка любого коаксиального кабеля или экранированного провода подать меандр с его выхода на вывод 21 микроконтроллера, соединенный на плате с одним из выводов кварца, который нужно выпаять. При этом не обязательно выпаивать из платы другие компоненты кварцевого генератора, как рекомендует Денис Дубов (R3XCR) — автор статьи, не требуется и «хотя бы немного приводить к синусу» этот сигнал. Питание платы подключите в любом удобном месте, где есть пять вольт. Перед включением убедитесь в правильном подключении питания. Если вы все сделали правильно, частотомер заработает сразу после включения, в противном случае он просто не проявит признаков жизни, так как тактирования микроконтроллера не будет.
Калибровка
Автор вышеупомянутой статьи для калибровки просто взял рубидиевый стандарт частоты. Как я завидую тем людям, которые могут просто взять с полки рубидиевый стандарт! У большинства радиолюбителей такой возможности нет, а те, у кого он есть, не будут, наверное, покупать частотомер ценой 5000 рублей. А что есть у радиолюбителей, причем у всех? Это сигналы вещательных радиостанций на коротких волнах. Крупные, принадлежащие государствам или вещательным корпорациям, радиостанции стран «первого мира» практически всегда имеют весьма стабильные частоты, отклонения которых от номинала не превышают долей герца.
Но на вход частотомера не подашь сигнал вещательной радиостанции. Поэтому нам понадобится связной радиоприемник с хорошим синтезатором частоты. Я пользовался приемником «Малахит» первой версии (китайским), и с тем же успехом повторил операцию с помощью трансивера Icom IC-718. Приемник или трансивер перед работой надо хорошо прогреть и затем убедиться, что частота настройки его достаточно стабильна и не уходит более чем на 1 Гц за несколько минут. Также нужно хорошо прогреть сам частотомер, дав ему непрерывно поработать пару суток.
Измерение частоты биений приложением Spectroid
Подключив временно к выходу опорного генератора кусочек провода, настройте приемник на 7999,000 кГц. в режиме верхней боковой полосы. Вы услышите тон биений, и при точной настройке опорного генератора и калибровке синтезатора частоты приемника частота этих биений будет ровно 1 кГц. В реальности так, конечно же, не будет. И теперь надо узнать, насколько ошибается шкала приемника, а насколько — опорный генератор. Для этого перестройтесь на вторую гармонику генератора — 15999,000 кГц, а затем найдите ближайшую вещательную станцию на диапазоне 19 метров немного ниже по частоте (например, 15245 кГц — BBC, или 14996 кГц — стандарт времени и частоты), и настройтесь на килогерц ниже. Вы также услышите биения. Измерьте частоту этих биений с точностью до 1 Гц. Проще всего сделать это с помощью Android-приложения Spectroid, установив в его настройках максимальные значения FFT Size и Decimations во вкладке Audio и растянув на экране область частот 950-1050 Гц — программа сама найдет пик на спектре и подпишет его частоту. Запишите эту частоту. А затем, перестроившись обратно на частоту второй гармоники опорного генератора минус килогерц, вращением подстроечного резистора в TCXO добейтесь той же самой частоты биений, если она отличается больше чем на 3 Гц (0,2 ppm). Если же погрешность меньше — крутить подстроечник, добиваясь лучшего, не стоит. У меня именно так и вышло — ничего не пришлось подстраивать.
Более корректно было бы замерить частоту биений на хотя бы трех-четырех отстоящих друг от друга по частоте станциях, построить прямую линию методом наименьших квадратов, вычислить частоту в нужной нам точке. Но напомню: приемник не идеален. Частота его опоры плавает, и чем дольше мы будем упражняться, тем сильнее этот уход частоты скажется, и тем хуже будет точность.
В итоге погрешность показаний свежеоткалиброванного частотомера окажется в пределах 0,2..0,3 ppm — то есть практически на два порядка лучше, чем в оригинальной конструкции.
При наличии хорошего эталона частоты предпочтительно воспользоваться, конечно же, им. В качестве такого эталона можно использовать GPS приемник с выходом 10 МГц. Я такой возможностью воспользовался, и через месяц после доработки увидел удивительную картину (на КДПВ): частотомер показывал ровно 10 000 000 Гц! После прогрева в последнем разряде ноль сменился на единицу, которая иногда перескакивала на двойку. Ну что ж, прекрасно! Если честно, я ожидал худших результатов, особенно по прошествии времени.
Что еще доработать
Увы, непригодный опорный генератор — не единственный недостаток этого частотомера. В его корпусе при работе получается довольно жарко из-за сильного нагрева чересчур миниатюрного силового трансформатора, при полном отсутствии в корпусе вентиляционных отверстий. Трансформатор подогревает и опорный генератор, что отрицательно сказывается на стабильности частоты. Да и для надежности такая «печка» не очень. Поэтому трансформатор стоит заменить — в корпус вполне помещается тороид из серии ТТП-15, который при длительной работе остается едва теплым. Неплохим вариантом будет также вынести блок питания наружу.
Входные цепи частотомера не отличаются высокой чувствительностью. Минимальное входное напряжение, при котором он устойчиво работает, у моего экземпляра — 0,1 В амплитуды. Другие владельцы сообщают о еще более низкой чувствительности.Кстати, и здесь руководство по эксплуатации врет: заявленная чувствительность — 25 мВ при частоте ниже 8 МГц и 50 на более высоких частотах. К сожалению, исправить этот недостаток без значительных переделок схемы (той самой трети печатной платы под съемным экраном) невозможно. Регулировкой подстроечного резистора на плате частотомера можно несколько повысить чувствительность, но довести ее до заявленной не удается. Я решил эту проблему использованием выносного щупа-компаратора по схеме И.Нечаева (И.Нечаев. Щуп-компаратор для частотомера // Радио. 2014. №7. С. 20), который работает до 100 МГц при напряжении на входе начиная с 25-30 мВ.
Заключение
Конечно, ожидать каких-либо вменяемых метрологических характеристик от простейших частотомеров ценой 5-10 тысяч рублей трудно. Доработка подобного прибора путем замены опорного генератора на термокомпенсированный превращает такой прибор, по сути игрушку — в достаточно точный частотомер.