Łączenie obudowy kwarcu z masą w generatorach wzorcowych - co wybrać?
Obudowa kwarcu - umasić?
From: "Dykus" <dykus_at_nospam_poczta.fm>
Subject: Obudowa kwarcu - umasić?
Date: Tue, 24 Sep 2002 21:41:48 +0200
Witam,
Czy obudowę rezonatora kwarcowego lepiej jest połączyć z masą, czy też
zostawić niepołączoną?
Chodzi tutaj o generator wzorcowy dla układu PLL w radiotelefonie UKF (choć
nie tylko, chodzi ogólnie o generatory wzorcowe). Czy zaekranowanie płytki
kwarcu (połączenie obudowy z masą) może spowodować spadek dobroci
(przynajmniej tak jest z obwodami LC), a w konsekwencji spadek stabilności
(kwarce do 10MHz)? Ekranowanie eliminuje jednak wszelakie zakłócenia, które
mogły by dostać się do sygnału generatora (ew. zmienić jego częstotliwość).
W generatorze wzorcowym istotna jest stabilność, oraz czystość sygnału.
Czy jest różnica, jeśli chodzi o parametry, między kwarcami dużymi (wys. ok.
12mm), a małymi (wys. ok. 4mm) - stabilność, dobroć, wytrzymałość...?
Pozdrawiam.
Dykus.
From: "Marek Dzwonnik" <mdz_at_nospam_message.pl>
Subject: Re: Obudowa kwarcu - umasić?
Date: Tue, 24 Sep 2002 22:25:44 +0200
Użytkownik "Dykus" <dykus_at_nospam_poczta.fm> napisał w wiadomości
news:amqfbd$281$1_at_nospam_news.tpi.pl...
Czy obudowę rezonatora kwarcowego lepiej jest połączyć z masą, czy też
zostawić niepołączoną?
Chodzi tutaj o generator wzorcowy dla układu PLL w radiotelefonie UKF
(choć
nie tylko, chodzi ogólnie o generatory wzorcowe). Czy zaekranowanie płytki
kwarcu (połączenie obudowy z masą) może spowodować spadek dobroci
(przynajmniej tak jest z obwodami LC), a w konsekwencji spadek stabilności
(kwarce do 10MHz)? Ekranowanie eliminuje jednak wszelakie zakłócenia,
które
mogły by dostać się do sygnału generatora (ew. zmienić jego
częstotliwość).
W generatorze wzorcowym istotna jest stabilność, oraz czystość sygnału.
Sporo informacji znajdziesz w katalogach OMIGu m.in. w katalogu
"Rezonatory kwarcowe"
http://www.omig.com.pl/pdf/katalogb.pdf
Wynika, z niego że równoległa pojemność rezonansowa nie przekracza 7pF,
natomiast pojemności elektrody/obudowa mieszczą się w zakresie 0.5...2pF z
każdej strony. Można zatem policzyć jaki jest ich wpływ. W każdym razie ja
głosuję za umasieniem. "Pływająca" obudowa będzie sprzężona przez
przypadkowe i zmienne pojemności z resztą układu, a to na pewno nie służy
stabilności.
MDz
From: "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Obudowa kwarcu - umasić?
Date: Wed, 25 Sep 2002 15:10:09 +0200
Użytkownik "Marek Dzwonnik" :
Czy obudowę rezonatora kwarcowego lepiej jest połączyć z masą, czy też
zostawić niepołączoną?
Chodzi tutaj o generator wzorcowy [...]
Sporo informacji znajdziesz w katalogach OMIGu m.in. w katalogu
"Rezonatory kwarcowe"
http://www.omig.com.pl/pdf/katalogb.pdf
Wynika, z niego że równoległa pojemność rezonansowa nie przekracza 7pF,
natomiast pojemności elektrody/obudowa mieszczą się w zakresie 0.5...2pF Można zatem
policzyć jaki jest ich wpływ. W każdym razie jaz
każdej strony.
głosuję za umasieniem. "Pływająca" obudowa będzie sprzężona przez
przypadkowe i zmienne pojemności z resztą układu, a to na pewno nie służy
stabilności.
Dlaczego przypadkowe i zmienne ?
Nie wiem, czy tak sie robi profesjonalnie, ale ja to bym
zostawił obudowę kwarcu w spokoju, natomiast cały generator
wydzieliłbym z reszty układu w ekranujšcej obudowie z jakimś
grzejnikiem w środku i termistorem, IMO dla stabilności
ważniejsza jest stabilizacja temperatury i brak jej gradientów
niż uziemienie obudowy kwarcu, a przy okazji obudowa termostatu
ekranowałaby kwarc od pól które mogłyby przypadkowo zakłócać
pracę generatora. Poza tym chyba nie trzeba aż uziemiać, żeby
nie pływała ! Starczy połšczyć z masš przez duzy rezystor -
chodzi chyba o to, żeby nie było stałej różnicy potencjałów
między kryształem a obudowš, bo to by wprowadzało stałe pole
elektryczne nieznacznie zmieniajšce częstość rezonansu.
From: "Marek Dzwonnik" <mdz_at_nospam_message.pl>
Subject: Re: Obudowa kwarcu - umasić?
Date: Wed, 25 Sep 2002 16:05:45 +0200
Użytkownik "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl> napisał w wiadomości
news:amsc8p$4cc$1_at_nospam_info.cyf-kr.edu.pl...
Dlaczego przypadkowe i zmienne ?
Pojemności montażowe są raczej trudno przewidywalne :-)
Nie wiem, czy tak sie robi profesjonalnie, ale ja to bym
zostawił obudowę kwarcu w spokoju, natomiast cały generator
wydzieliłbym z reszty układu w ekranujšcej obudowie z jakimś
grzejnikiem w środku i termistorem, IMO dla stabilności
ważniejsza jest stabilizacja temperatury i brak jej gradientów
niż uziemienie obudowy kwarcu, a przy okazji obudowa termostatu
ekranowałaby kwarc od pól które mogłyby przypadkowo zakłócać
pracę generatora.
Poza tym chyba nie trzeba aż uziemiać, żeby
nie pływała !
Nie chodzi o pływanie tylko o przypadkowe pojemności montażowe które w
szereg z pojemnoscią elektrody-obudowa włączają się do obwodu
rezonansowego. Wzorcowe generatory OCXO (Oven Controlled XO), które
widziałem miały kwarce w szklanych obudowach próżniowych. Natomiast cała
obudowa (duża!, wielkości lampy noval) była ciasno wpasowana w metalowy blok
termostatu. Przy takiej konstrukcji pojemnosci montażowe są rzeczywiście
niewielkie i stałe. Zresztą pojemności konstrukcyjne są mniej więcej znane.
Przyjmując jako przypadki skrajne - obudowa_pływająca/obudowa_umasiona można
oszacować max. wprowadzaną odchyłkę częstotliwości.
Starczy połšczyć z masš przez duzy rezystor -
chodzi chyba o to, żeby nie było stałej różnicy potencjałów
między kryształem a obudowš, bo to by wprowadzało stałe pole
elektryczne nieznacznie zmieniajšce częstość rezonansu.
Zastanawiam się jaki może być wpływ stałego pola elektrycznego na rezonans.
Nie wiem. Za to na pewno nie zaleca się polaryzacji kwarcu napięciem
stałym, ale z innego względu. Chodzi o uniknięcie, występującej
sporadycznie, elektromigracji srebra z elektrod w głąb kryształu.
MDz
From: "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Obudowa kwarcu - umasić?
Date: Thu, 26 Sep 2002 21:29:42 +0200
Użytkownik "Marek Dzwonnik" :
Starczy połšczyć z masš przez duzy rezystor -
chodzi chyba o to, żeby nie było stałej różnicy potencjałów
między kryształem a obudowš, bo to by wprowadzało stałe pole
elektryczne nieznacznie zmieniajšce częstość rezonansu.
Zastanawiam się jaki może być wpływ stałego pola elektrycznego na rezonans.
Nie wiem.
Wymiary każdego piezoelementu - kryształu zależš od przyłożonego pola
stałego, a ze względu na anharmoniczność majš one wpływ również
na częstość rezonansowš (z tych samych względów częstotliwość
rezonansu zależy również od amplitudy sygnału).
Wpływ ten jest znikomy wprawdzie, ale zawsze coś.
Ważniejsza jest oczywiście stabilność temperatury i elektryczne
warunki montażu - choćby te pojemności pasożytnicze, o któych pisałeś.
Tyle, że Ty je nazwałeś przypadkowymi i zmiennymi, a przecież po
solidnym montażu te pojemności już się nie zmieniajš, a generator
i tak stroi się jako całość w docelowym, zmontowanym układzie.
Za to na pewno nie zaleca się polaryzacji kwarcu napięciem
stałym, ale z innego względu. Chodzi o uniknięcie, występującej
sporadycznie, elektromigracji srebra z elektrod w głąb kryształu.
Tak czy siak wszystkie kryształy się starzejš i dobrzy producenci
podajš parametry starzenia się kwarców. Ale z punktu widzenia
aplikacji trzeba tu wyróżnić dwie różne rzeczy: krótkoczasowa
stabilność fazy to jedno, a długoczasowa stabilność częstotliwości
to drugie. I jedno z drugim nie musi iść w parze, i w dodatku rzadko
obie te własności sš jednocześnie potrzebne. W PLL i układach typu
wzorzec częstotliwosci ważniejsza jest stabilność fazy (krótkoczasowa),
o tym decyduje nie tylko kwarc ale przede wszystkim konstrukcja
elektryczna układu. A efekty starzenia można sobie co jakiś czas
skorygować przestrajajšc układ wg wzorca czasu.
Z kolei w układach zegarowych stabilność fazy jest mniej ważna
niż minimalizacja starzenia, bo uśrednione wahania fazy tworzš
sumaryczny błšd proporcjonalny do pierwiastka z czasu obserwacji,
a błędy wynikajšce ze starzenia się kwarcu mogš się kumulować liniowo
z czasem.
P.S Wymyśliłem kiedyś układzik który częściowo eliminuje konieczność
termostatowania kwarcu - tzn. poprawia dokładność zegara kwarcowego
mikrokontrolera bez konieczności stosowania termostatu.
Wystarczy systematycznie mierzyć temperaturę przy rezonatorze
z dokładnościš rzędu 1 stopnia i na jej podstawie modyfikować
liczniki zegara. Do pomiaru temperatury wystarczy termiostor NTC
i prosciutki przetwornik rezystancja - częstotliwość podłšczony do
wejścia licznika mikrokontrolera). Na podstawie stabelaryzaowanej
zależności częstotliwosci od temperatury mikrokontroler robi co
jakiś czas korektę wskazań zegara, i dokładność zegara poprawia
się przez to co najmniej o rzšd wielkości.
Tyle, że sam generator kwarcowy musi być zewnętrzny, bo te wykonane
z użyciem nóżek XTAL mikrokontrolera oczywiście się nie nadajš - za
mała stabilność i w ogóle dno a nie żaden zegar kwarcowy.
From: Arek <gadget4_at_nospam_go2.pl>
Subject: =?ISO-8859-1?Q?Re:_Obudowa_kwarcu_-_umasi=E6=3F?=
Date: Fri, 27 Sep 2002 23:44:50 +0200
On Tue, 24 Sep 2002 21:41:48 +0200, "Dykus" <dykus_at_nospam_poczta.fm> wrote:
Witam,
Czy obudowę rezonatora kwarcowego lepiej jest połączyć z masą, czy też
zostawić niepołączoną?
Chodzi tutaj o generator wzorcowy dla układu PLL w radiotelefonie UKF (choć
nie tylko, chodzi ogólnie o generatory wzorcowe). Czy zaekranowanie płytki
kwarcu (połączenie obudowy z masą) może spowodować spadek dobroci
(przynajmniej tak jest z obwodami LC), a w konsekwencji spadek stabilności
(kwarce do 10MHz)? Ekranowanie eliminuje jednak wszelakie zakłócenia, które
mogły by dostać się do sygnału generatora (ew. zmienić jego częstotliwość).
W generatorze wzorcowym istotna jest stabilność, oraz czystość sygnału.
Czy jest różnica, jeśli chodzi o parametry, między kwarcami dużymi (wys. ok.
12mm), a małymi (wys. ok. 4mm) - stabilność, dobroć, wytrzymałość...?
Pozdrawiam.
Dykus.
W radiotelefonie bym umasil w koncu kawalek pola ta antenaka robi i
poco ma sie wzbudzac .
Arek