Термостатированные кварцевые опорные генераторы
Работа кварцевого кристалла при определенной температуре позволяет практически исключить уход частоты генератора от температуры. Именно поэтому были разработаны термостабилизированные кварцевые генераторы OCXO. Стабилизировать температуру генератора легче всего при повышенной температуре. Тогда охлаждение будет происходить просто за счет передачи тепла окружающей среде.
Рисунок 1. Термоизоляция корпуса OCXO
Для стабилизации температуры используются схемы поддержания постоянной температуры. В них используется обратная связь с применением термодатчика и нагревателя. Один из вариантов подобной схемы приведен на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема стабилизации температуры
Конкретная температура, которую следует стабилизировать, определяется углом среза кварцевого кристалла. Для AT-среза это 70°C.
Однако специально для термостабилизированных кварцевых генераторов в 1976 году был разработан особый срез кварцевого кристалла, обладающий улучшенными характеристиками. Он получил название SC-срез (stress compensated — срез с компенсацией напряжений в кристалле). Этот срез получается двойным поворотом относительно кристаллографических осей, как это показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Расположение пластинки SC-среза относительно кристаллографических осей кварцевого кристалла
Сравнение температурных характеристик этих срезов кристалла приведено на рисунке 4.
Рисунок 4. Температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов AT и
На данном рисунке отчетливо видно, что AT срез однозначно превосходит в широком диапазоне температур, однако в узком интервале температур в районе 92°C уход частоты у CS среза будет меньше, а именно это и требуется для теромостабилизированных кварцевых генераторово TCXO. Более точные графики в диапазоне температур от 60 до 100°C приведены на рисунках 5 и 6.
Рисунок 5. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов
Рисунок 6. температурные зависимости ухода частоты кварцевых резонаторов
Как видно из рисунков 5 и 6, применение среза кварцевой пластинки с двойным поворотом относительно кристаллографических осей позволяет уменьшить зависимость от температуры на два порядка. Таким образом данный тип генераторов (OCXO) позволяет достигнуть стабильности частоты 10 –13 (например, опорные генераторы HSO 14 фирмы RAKON).
Для этих опорных генераторов требуются уже корпуса больших размеров. Это обусловлено необходимостью термоизоляции от окружающей среды. Именно поэтому термостабилизированные генераторы часто называют термостатированными генераторами от слова термостат (термос). Даже образцы, предназначенные для монтажа на печатные платы обладают размерами 36×27×18,8 мм. Внешний вид подобного отечественного опорного генератора ГК193-ТС приведен на рисунке 7.
Рисунок 7. Внешний вид термостабилизированного кварцевого генератора OCXO
Дата последнего обновления файла 26.03.2018
Понравился материал? Поделись с друзьями!
Вместе со статьей «Термостатированные кварцевые опорные генераторы» читают:
Источник
Стабильные генераторы (OCXO, TCXO) купить в Москве или доставка почтой
Стабильные генераторы TCXO и OCXO имеют ряд отличий. Приобретая данную продукцию следует заранее узнать данные различия, сферы их использования и определить, какой из генераторов подходит в Вашем случае.
Особенности и сферы применения.
Нестабильная температура – это один из ключевых факторов, который влияет на перепады частоты. Решить данную проблему помогает термокомпенсация.
TXCO – это термокомпенсированный генератор, который стабилизируется кварцем. В данной конструкции уменьшение отклонения частоты происходит благодаря предустановленной системе. Главными преимуществами TXCO являются:
- Высокая прочность и надежность;
- Компактность и небольшой вес;
- Отличная стабилизация частоты.
OCXO – это термостатированный генератор, для стабилизации которого используется кварц. В рамках этой конструкции термостабилизируется резонатор, благодаря чему поддерживается постоянная температура. Как результат – гарантируется и стабильная частота.
Благодаря указанным свойствам, стабильные генераторы используются в разных сферах. Преимущественно в тех случаях, когда устройствам приходится сталкиваться с неблагоприятными условиями эксплуатации. Первый тип генераторов поддерживает приток тепла, второй – приток холода и тепла.
Если Вам потребуется купить стабильные генераторы, обратите внимание на обширный ассортимент магазина Electronic Component. В нашем каталоге Вы сможете выбрать подходящую модель устройства среди сотен позиций, что существенно упрощает поиски. При необходимости Вы всегда можете обратиться к нашим специалистам для получения дополнительной информации о генераторах или за помощью в подборе продукции. Просто позвоните нам по телефону: 8-916-677-69-08 или отправьте сообщение на нашу электронную почту: urasavin@yandex.ru.
Ваш заказ формируется в кратчайшие сроки. Перед отправкой мы обязательно проверяем все товары на соответствие заказу и исключаем брак. Вы можете самостоятельно забрать его из нашего магазина, если проживаете в Москве. Для других городов России доступна услуга доставки. Вы можете заказать нашу продукцию из любого уголка страны.
Источник
Термостатированные кварцевые автогенераторы
Кварцевые автогенераторы представляют собой стабильные источники колебаний фиксированной частоты. Благодаря высокой добротности и низкому уровню фазовых шумов они широко применяются в связном оборудовании различного назначения, военной и медицинской технике, аэрокосмической промышленности. Кроме того, высокостабильные кварцевые АГ могут использоваться в качестве стандартов частоты наряду с рубидиевыми (Rb), цезиевыми (Cs) и водородными (Hs) или входить в их состав в качестве вспомогательных элементов.
Особенностью термостатированных АГ является разогрев помещенного в термостат резонатора до определенной температуры и постоянное ее поддержание во время работы прибора.
Для обеспечения высокой стабильности частоты необходимо выполнение ряда условий по выбору температуры термостата. С одной стороны, она должна находиться в точке перегиба кривой частотно-температурной стабильности резонатора (рис. 1), что обусловливает максимальную устойчивость частоты при небольших вариациях температуры. С другой — внутренняя температура термостата должна быть несколько выше температуры окружающей среды. Это условие связано с выделением тепла активными и пассивными элементами автогенератора. Обычно значение внутренней температуры термостата выбирают на 10–15 °С выше максимально возможной температуры кварцевого АГ.
Рис. 1. Частотно-температурные кривые кварцевых пластин SC- и AT-
При выборе термостатированных автогенераторов учитываются как стандартные параметры, характеризующие автогенераторы [2], так и непосредственно связанные с наличием термостата: время выхода на рабочий режим (Warm up time) и мощность, необходимая для прогрева термостата (Warm up power).
Время выхода на рабочий режим — период с момента включения автогенератора до достижения номинальной стабильности частоты. Величина этого параметра составляет 1–10 мин (рис. 2) и зависит от температуры окружающей среды, типа термостатирования, степени изоляции термостата и предельно допустимого уровня потребляемой мощности такого прибора.
Рис. 2. Время выхода на рабочий режим при прогреве термостатированного автогенератора
Мощность прогрева термостата — уровень мощности, требуемый для приведения термостата в рабочее состояние. Максимальное потребление мощности (Рп макс.) в термостатированных автогенераторах приходится на момент включения и прогрева устройства (рис. 3а), а также при работе на низких температурах (рис. 3б).
Рис. 3. Потребление мощности термостатированным автогенератором:
а) при включении;
б) при изменении температуры окружающей среды
В OCXO применяются резонаторы как АТ-, так и SC-среза. Чаще предпочтение отдается последним, поскольку в сравнении с пластинами АТ-среза они обладают лучшими характеристиками температурной стабильности (1–10 ppb) и старения (в среднем 2 ppb/день). При проектировании термостатированных автогенераторов нужно учитывать возможное влияние температурных характеристик всех его элементов, а не только резонатора. Компоненты АГ имеют собственные температурные характеристики, влияющие на общую стабильность частоты устройства. В зависимости от требуемого значения частотно-температурной стабильности и массогабаритных показателей, в термостат помещается только резонатор или резонатор вместе с термочувствительными элементами автогенератора. По этому принципу термостатирование делится на внутреннее и внешнее.
Кварцевые резонаторы с внутренним термостатированием построены на основе резонаторов-термостатов [5, 6]. В этом случае осуществляется непосредственный контакт кварцевого резонатора с датчиком температуры, в качестве которого выступают термисторы или позисторы, монтируемые на металлическое основание кварцедержателя. Разогрев, как правило, происходит с помощью транзистора. Кварцевая пластина с системой термостатирования размещается в вакуумированном корпусе ТО-8 (рис. 4). Особенность такого типа АГ заключается в малом времени установки частоты (стабильность 0,1 ppm достигается за 30–60 с [7]) и относительно небольшом энергопотреблении.
Рис. 4. Внешний вид кварцевого автогенератора с внутренним термостатированием
В прецизионных АГ с внешним термостатированием (рис. 5) стабильность частоты при изменении температуры в пределах –40…+80 °С составляет 0,5–300 ppb (табл. 1).
Рис. 5. Кварцевый автогенератор с внешним термостатированием в разрезе
Миниатюризация кварцевых АГ с внешним термостатированием возможна за счет применения некорпусированного кварцевого резонатора. Такая практика не является распространенной из-за ухудшения параметров старения резонатора. Однако специалисты компании Vectron International смогли обеспечить старение бескорпусного резонатора на уровне, близком к старению корпусированного резонатора, благодаря патентованной технологии EMXO (Evacuated Miniature Crystal Oscillator — вакуумированные термостатированные кварцевые автогенераторы, рис. 6). Размеры корпуса модели EX-380 составляют 20,8×13,2×7,6 мм. Уменьшение габаритных показателей позволило снизить мощность, потребляемую на разогрев термостата, и время выхода на рабочий режим. Выходная частота EMXO стабилизируется через 2–3 мин после включения до 100 ppb. Напряжение питания 3,3 и 5 В. Стабильность частоты при изменении температуры составляет примерно 10 ppb.
Рис. 6. EMXO
а) в разрезе;
б) структурная схема EX 380
Fном, Гц
Uпит±5%, В
Δf/f, ±ppb
Траб., °С
Время выхода на рабочий режим, мин
Источник
Термостатированные кварцевые генераторы ocxo
Добрый день!
Давно собирался написать о разборке, ремонте, настройке и работе
кварцевого генератора ISOTEMP с резонансной частотой 10.0мГц.
Дело в том, что он довольно популярный среди покупаемых нами и
заслуживает определённого уважения.
Линейка их довольно обширная. Я опишу OCXO ISOTEMP 134-10.
После доработки.
В первом видео сознательно занижена частота при настройке, чтобы наблюдалась на этом частотомере максимальное количество сегментов после запятой. Вы можете увидеть стабильность поддержания частоты. Опорный генератор частотомера внешний — RB-стандарт.
На втором видео Вы наблюдаете форму волны — очень хорошая синусоида и уровень выходного сигнала.
В этой серии было несколько ревизий. Выложу фото плат, напишу о внесённых
изменениях в конструкцию.
Первый раз в наши руки генераторы ISOTEMP 10мГц попали в начале 2000.
При этом они были уже б/у. После первого включения и просмотра PDF, появилось
желание его вскрыть и попробовать реанимировать как минимум до
паспортных режимов. Было предположение, что они попали на вторичный рынок
в большом количестве из затопленных шахт после очередного тайфуна!
В последствии это подтвердилось наличием ржавчины внутри корпусов
генераторов. Хочу заметить во всех имеющихся.
Хотя платы оказались в приличном состоянии, но! попросили ревизию.
Теперь всё по порядку.
1-конструкция и изменения.
2-ремонт
3-доработка
4-настройка и регулировка
5-работа.
— КОНСТРУКЦИЯ:
Довольно простая. Прямоугольный стальной корпус, довольно прочный. Гальванически
покрыт хромом. Это хорошо для экранирования от ВЧ помехи. На боковых стенках корпуса
прикреплены уголки, при помощи которых есть возможность крепить генератор в правильном
положении, используя эластичный демпфер, к шасси прибора.
Внутри корпуса в оболочке (скорлупе) из теплоизоляционного материала(о нём позже)
находится медный массивный контейнер с помещённой во внутрь платой электроники
ВЧ блока.
На внешней стороне медного контейнера с помощью дистанционных карбалитовых
втулок, винтами 2.5мм крепиться аналоговая плата DC стабилизаторов и управление
подогревом самого кварцевого резонатора.
Интерфейс между двумя этими платами осуществлён с помощью гибких проводников.
Хочу сразу отметить качество этих проводов и их монтажа через технологические
отверстия. Это позволяет при ремонте неоднократно перемещать платы(узлы)
без риска оборвать провод. Провода очень похожи на фторопласт(не плавятся) и
немного напоминают силикон. Что характерно они цветные. Я редко сталкивался с
таким качеством.
Теперь о чехле (скорлупе) для медного контейнера из термоизоляционного
материала.
Первое. Состоит он из двух частей. Две прямоугольные коробочки.
Медный Контейнер вкладывается в одну из них и накрывается второй. Очень удобно
при разборке. Признаки плавления материала при высоких температурах(больше 80*С)
не наблюдались. Это не пенопласт. Они используют в таких материалах вспененный
полимер с добавлением, для эл.экранировки, ферритовые порошки. Материал сам серого
цвета и вследствие добавления феррита очень рыхлый. Не разломите при демонтаже.
Для управления и подключения кварцевого генератора необходимые проводники
выведены на крышку корпуса генератора. На крышке размещены и закреплены с помощью
коварового стекла стойки. В дальнейшем на ней будут изменения. Об этом
позже. Крышка после сборки запаяна по периметру корпуса генератора.
При её демонтаже в случае с ISOTEMP не использовали термофен.
Теперь об изменениях в конструкции.
Немножко была изменена крышка. Сделаны отверстия для проходных
конденсаторов. Установлен ВЧ разъём. Добавлены стойки. Разделено на входе питание генератора
и печки. После этого появилась возможность реализовать дежурный нагрев печки
генератора и как следствия после включения прибора практически мгновенный выход его на рабочий режим .!
Заменена термоизоляция.
Здесь по подробнее:
Штатную термоизоляцию убрали. Она нас не устраивала! На одной из веток Нашего
форума я уже описывал что мы применяем в качестве такого материала.
В этом случае с ISOTEMP поступили следующим образом.
Взяли слюду (она продаётся) от Микроволновки. Изготовили необходимого размера
контейнер. Закрепили внутри корпуса генератора на опорах по углам периметра
контейнера с учётом того, чтобы технологическое отверстие под внешнюю регулировку
частоты генератора попадало на шлиц воздушного подстроечного конденсатора.
В дальнейшем в три этапа с просушкой залили свободные полости между контейнером
из слюды и корпусом. Хорошо просушили, чтобы в дальнейшем испарение влаги
не наблюдалось.
Детали из слюды склеивали обычным молекулярным клеем. После высыхания внутренние
углы каркаса пролили силиконовым герметиком (КЛТ30)
Пожалуй всё о конструкции с изменениями.
Ребята! Старый стал, ленивый. Если для Вас это интересно, то я буду писать
дальше. Дайте мне знать! Нажмите на *+* .
Пока соберу с сервера для описания скрины.
_________________
Простота хуже воровства, говорят.
Ежели дуракам волю дать, так они умных со свету сживут.
М.Е. Салтыков-Щедрин.
Последний раз редактировалось 3g57 Пн окт 16, 2017 19:13:22, всего редактировалось 6 раз(а).