Добрый день, сегодня снова поговорим об активных кварцевых генераторах. Но прежде чем перейдем к теме, давайте уделим несколько минут тому, чтобы определить что такое активные и пассивные кварцевые генераторы.
- Пассивный кварцевый генератор (резонатор) обычно имеет два вывода. Поскольку он не может генерировать сам по себе, необходима соответствующая дополнительная схема для создания тактового сигнала.
- Активный кварцевый генератор, который обычно имеет четыре контакта, является «полным» генератором, поскольку ему просто требуется источник питания для создания выходного сигнала.
В общем, пассивный кварцевый генератор представляет собой неполярный электронный компонент, который не может генерировать сам и требует тактовой схемы для генерации колебательного сигнала. Но активный кварцевый генератор не требует сложной внешней схемы, поэтому его относительно легко использовать.
Итак, начнём с 14-контактного DIP-генератора с частотой 24 МГц TTL/HCMOS. Вот его распиновка:
Как видно из спецификации, максимальный ток питания, требуемый для этого кварцевого генератора, составляет около 30 мА при 5 В, а 4,5 В — это минимальное напряжение питания (максимум 5,5 В). Минимальное ВЫСОКОЕ логическое напряжение составляет 4,5 В, а максимальное НИЗКОЕ — 0,5 В. Выходная нагрузка от 10 пФ (нагрузка TTL) до 50 пФ (нагрузка HCMOS). КГ имеет стабильность частоты ±25ppm. Здесь никакое соединение с контактом 1 не разрешает выход, но на самом деле это входной контакт с тремя состояниями.
Чтобы посмотреть работает ли КГ (на английском сокращение выглядит как XO), надо собрать тестовую схему. Ключевой момент, на который следует обратить внимание при использовании осциллографа для проверки кварцевого генератора, заключается в том что надо использовать заземляющую пружину, которая входит в комплект зонда осциллографа, вместо того, чтобы соединять зажим типа «крокодил» с землей, чтобы улучшить точность сигнала.
Также обратите внимание на установленное значение затухания пробника 10:1, поскольку оно служит для умножения сопротивления тестируемого устройства в 10 раз, что снижает нагрузку на цепь по сравнению с пробником 1x. Это особенно важно при измерении сигналов с высокочастотными компонентами (при использовании переключаемого пробника не забудьте соответствующим образом отрегулировать настройки осциллографа, если затухание не определяется автоматически).
Итак, подключив выход КГ к осциллографу с пробником x10 и источником постоянного напряжения 5 В от модуля питания макетной платы, полученный результат будет прямоугольная волна. В качестве тестовой платформы использовалась обычная макетная плата. Правда большинство макеток не могут работать на частотах выше 10 МГц. Невысокое качество соединений в отношении сопротивления, емкости и индуктивности ухудшит работу схемы. Но в данном случае XO на 24 МГц работает нормально, судя по частотомеру мультиметра.
Поскольку генератор дает выходной сигнал с весьма высокой частотой и нет измерителя с широкой полосой пропускания, достаточной для непосредственного просмотра выходного сигнала, было трудно увидеть что там происходит без качественного осциллографа.
Идём дальше. Вот модуль TCXO (температурно-компенсированный кварцевый генератор) на 24 МГц, также продающийся в интернет-магазине.
Помимо нескольких пассивных компонентов, модуль TCXO имеет встроенную микросхему стабилизатора напряжения LDO (AMS1117-5.0) и микросхему высокоскоростного инвертора CMOS (74HC04D).
TCXO сравнительно дешевле и меньше, чем OCXO. Поэтому они широко используются в портативных устройствах, где необходимы точные источники частоты.
Большинство TCXO создают то, что называется обрезанной синусоидой с относительно небольшим размахом напряжения. Таким образом, часто рекомендуется подавать выходной сигнал TCXO через логический буфер, чтобы убедиться, что он является прямоугольным в достаточной степени. В этом случае буфер 74HC04D как раз хорошо справляется с этой задачей. Концепция схемы с буфером выглядит так:
Если что, проверить кварцы можно вот таким самодельным прибором. На этом пока всё. Эксперименты показали работоспособность всех этих модулей — XO, TCXO и одиночный кварц. А вот в каких случаях что использовать — поговорим в следующем материале.
