Журнал "Новости Электроники", номер 2, 2007 год.Кварцевые резонаторы и генераторы GEYER ELECTRONIC
Немецкая компания Geyer Electronic (http://www.geyer-electronic.com/) была основана в 1964 году. Она производит кварцевые и керамические резонаторы, кварцевые генераторы с популярными рабочими частотами в широко распространенных выводных корпусах и корпусах для поверхностного монтажа. Изделия предназначены для аппаратуры связи, автомобильной электроники, мультимедиа, промышленной и бытовой электронной аппаратуры. Основной офис компании находится в Германии (Мюнхен), производство размещено в Юго-Восточной Азии - Японии, Корее и Китае. Фирма выпускает более 8 млн. штук изделий в месяц, которые пользуются устойчивым спросом во всем мире.
КВАРЦЕВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ GEYER ELECTRONIC
Для правильного выбора кварцевого резонатора необходимо знать основные важные параметры его эквивалентной схемы, которая вместе с основными формулами показана на рисунке 1.
Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора и основные важные для практики формулы, иллюстрирующие взаимосвязь основных параметров
Как видно из схемы на рисунке 1, из-за наличия емкости С1 резонатор имеет частоту последовательного резонанса fS, а благодаря С0 емкости - частоту параллельного резонанса fP. Величины L1 и C1 зависят от механических свойств кварцевой пластины, а сопротивление R1 характеризует затухание механических колебаний. Значение емкости С0 определяется электродами резонатора и емкостью подводящих проводов. Из формул видно, что частота последовательного резонанса зависит только от строго определенных параметров резонатора L1 и С1, а частота параллельного резонанса изменяется от значительно менее определенной величины межэлектродной емкости С0. Важнейшим параметром кварцевого резонатора является добротность Q (ее называют именно «Q» от первой буквы «Quality factor» или фактор (параметр) качества). С точки зрения электрических параметров кварцевый резонатор ведет себя как колебательный контур с высокой добротностью. Стабильность частоты LC-генераторов в большинстве практических случаев недостаточна. С помощью кварцевых резонаторов практически достижимые значения нестабильности частоты Df/f находятся в пределах от 10...6 до 10...10.
Часто возникает необходимость подстраивать частоту кварцевого резонатора в небольших пределах для достижения требуемого значения частоты. Для этого последовательно с кварцевым резонатором включают регулировочную емкость CL, емкость которого велика по сравнению с С1 (см. рисунок 2).
Рис. 2. Иллюстрация влияния емкости CL на резонансные частоты
При последовательном включении емкости CL изменяется только частота последовательного резонанса. При параллельном подключении конденсатора CL меняет свое значение только частота параллельного резонанса (см. верхнюю часть рисунка 1). Кварцевый резонатор всегда является частью схемы генератора. Сам по себе без усилителя в автогенераторном включении кварц мало интересен. Это означает, что на генерируемую частоту влияют не только параметры резонатора, но и входная цепь усилителя. Зная эквивалентную емкость усилителя, которая, по сути дела, и есть емкость CL, можно точно рассчитать частоту на выходе кварцевого генератора. Именно поэтому при выборе кварцевого резонатора необходимо обращать внимание на величину емкости нагрузки CL, указываемую производителем в технической документации. Примеры графиков, показывающих величину влияния нагрузочной емкости CL на диапазон изменения резонансной частоты, приведены в нижней части рисунка 2. Хорошо видно, что чем больше величина CL, тем меньше диапазон изменения частоты вблизи этого значения емкости. Конечно, для более точного расчета необходимо учитывать и значение емкости C0.
Для формирования частот более 35...40 МГц часто используют колебания третьей, пятой, седьмой и более высоких гармоник кварцевых резонаторов. Эта информация обычно отмечается в документации производителя. Для частот, генерируемых на гармониках, отличающихся от основной, соотношение емкостей C0 и C1 зависит от квадрата номера гармоники (см. формулы в нижней части рисунка 1). Обычно генерация на первой гармонике более устойчива и стабильна, чем на неосновных гармониках (чаще всего используется третья гармоника).
В таблице 1 приведены параметры популярных серий кварцевых резонаторов компании Geyer Electronic для монтажа в отверстия, а в таблице 2 - наиболее популярные серии для поверхностного монтажа.
Таблица 1. Кварцевые резонаторы фирмы Geyer Electronic для монтажа в отверстия
| Серия | Диапазон доступных частот1, (MГц) | Диапа- зоны рабочих темпера- тур2, (°С) | Нестабиль- ность частоты при 25°С, (ppm) | CL, (пФ) | R1, (Ом) | C0, (пФ) | Размеры, (мм) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KX-26 | 32,768 кГц | -20...70 -40...85 | ±30 | 12,5 | 30 кОм | 1,3 | 2,0x6,2 |
| 77,5 | |||||||
| KX-38 | 32,768 кГц | ±20 | 3,0x8,0 | ||||
| KX-39 | 3,579545...40,0 | ±30 | 16,0 (12...20)3 | 50...150 | 7,0 | 3,0x10,0 | |
| 30,0...70,0 | ±50 | см. Datasheet | |||||
| 40,0...100,0 | 12,0 | 40 | 3,0 | ||||
| KX-49 | 1,84320...30,0 | -20...70 -40...85 -40...105 | ±30 (±5...50)3 | 30,0 (10...30)3 | 60...600 | 7,0 | 11,3/4,9/ 13,6 |
| 20,0...90,0 | см. Datasheet | 30...60 | |||||
| 50,0...150,0 | 40...70 | ||||||
| 110,0...200,0 | 80...120 | ||||||
| KX-3H | 3,20...70,0 | ±30 (±10...50)3 | 16,0 (12...20)3 | 50...150 | 11,35/5,0/ 3,5 |
1 Диапазон доступных частот включает сетку стандартных (наиболее распространенных) значений частот. Большинство кварцев на эти частоты всегда поддерживаются на складе, а в случае отсутствия оперативно поставляются со склада Geyer Electronics. Кварцевые резонаторы на уникальные частоты, не входящие в сетку стандартных, также доступны, но имеют больший срок поставки.
2 Кварцевые резонаторы Geyer Electronics выпускаются на диапазоны температур, соответствующие коммерческому, индустриальному или автомобильному (не все серии) применениям. При заказе кварцевого резонатора это учитывается добавлением соответствующих букв после названия серии. Например, для диапазона -20...70°С к названию серии ничего не добавляется, для диапазона -40...85°С добавляется «Т», а для -40...105 добавляется «Е». Пример: KX-49, KX-49T, KX-49E соответственно.
Кварцевые резонаторы Geyer Electronics выпускаются на диапазоны температур, соответствующие коммерческому, индустриальному или автомобильному (не все серии) применениям. При заказе кварцевого резонатора это учитывается добавлением соответствующих букв после названия серии. Например, для диапазона -20...70°С к названию серии ничего не добавляется, для диапазона -40...85°С добавляется «Т», а для -40...105 добавляется «Е». Пример: KX-49, KX-49T, KX-49E соответственно.
3 В таблице указаны стандартные величины нагрузочной емкости кварцевого резонатора. В скобках указаны значения емкости, доступные по запросу.
Таблица 2. Кварцевые резонаторы фирмы Geyer Electronic для поверхностного монтажа
| Серия | Диапазон доступных частот1, (MГц) | Диапа- зоны рабочих темпера- тур2, (°С) | Неста- биль- ность частоты при 25°С, (ppm) | CL, пФ | R1, (Ом) | C0, (пФ) | Размеры, (мм) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KX-327S | 32,768 кГц | -20...70 (-40...85) | ±30 | 12,5 | 50 | 2,0 | 8,7/3,8/ 2,5 |
| KX-327L | ±20 | 12,5 | 65 | 0,8 | 7,0/1,5/ 1,4 | ||
| KX-327NT | -40...85 | ±30 (±20) | 12,5 (7...9)3 | 50 | 2,0 | 3,2/1,2/ 0,95 | |
| KX-327XS | -20...70 (-40...85) | 12,5 (6...12,5)3 | 65 | 2,0 | 4,95/1,82/ 0,96 | ||
| KX-K | 3,5...70,0 | -20...70 (-40...85) | ±30 | 16 (12...30)3 | 50...150 | 7,0 | 12,3/4,5/ 5,0 |
| KX-KS | 12,3/4,5/ 3,2 | ||||||
| KX-MC | 3,5...60,0 | -20...70 -40...85 -40...105 | ±50 | 16 (12...20)3 | 13,0/4,7/ 4,1 | ||
| KX-CPB | 3,5...70,0 | -20...70 (-40...85) | 50...120 | 13,0/4,73/ 4,3 | |||
| KX-CPBS | 13,0/4,73/ 3,8 | ||||||
| KX-20 | 3,579545... 25,0 | -20...70 -40...85 -40...105 | 50...150 | 11,6/5,5/ 1,6 | |||
| KX-13 | 6,0...160,0 | ±30 | 30...120 | 7,0/5,0/ 1,3 | |||
| KX-12A | 8,0...150 | ±50 | 16 (10...20)3 | 40...100 | 5,0 | 6,0/3,5/ 1,1 | |
| KX-12B | 8,0...50,0 | ±30 | 40...80 | 7,0 | 6,5/3,5/ 1,2 | ||
| KX-9A | 8,0...300,0 | ±30 (±10...±50)3 | 30...100 | 5,0 | 5,0/3,2/ 0,85 | ||
| KX-9B | 8,0...50,0 | ±30 | 10...20 | 40...100 | 5,0/3,2/ 1,0 | ||
| KX-8 | 12,0...60,0 | ±30 (±10...±50)3 | 16 (10...20)3 | 50...80 | 4,0/2,5/ 0,8 | ||
| KX-7 | 12,0...60,0 | 16 (7...20)3 | 50...100 | 3,2/2,5/ 0,7 | |||
| KX-6 | 16,0...80,0 | 10 (8...16)3 | 50...120 | 2,5/2,0/ 0,55 | |||
| KX-5 | 20,0...80,0 | -20...70 (-40...85) | 8 (8...16)3 | 80...100 | 2,0/1,6/ 0,55 |
1, 2, 3 - см. сноски для таблицы 1.
КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ GEYER ELECTRONIC
Geyer Electronic выпускает кварцевые генераторы для тактирования цифровых схем. Кварцевый генератор - это кварцевый резонатор и схема автогенератора в одном корпусе. В последние годы все большую популярность приобретают кварцевые генераторы в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа. Их основные параметры сведены в таблицу 3.
Таблица 3. Кварцевые генераторы Geyer Electronic для поверхностного монтажа
| Серия | Диапазон доступ- ных частот,1 (MГц) | Диапа- зоны рабочих темпера- тур2, (°С) | Неста- биль- ность частоты, (ppm) | Напря- жение питания (В) | Емкость нагр., макс. (пФ) | Пере- клю- чение выхода в третье состо- яние | Размеры корпуса, (мм) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KXO-97 | 1,0...50,0 | -20...70 -40...85 | ±50 (±100)4 | 5±10% | 50 | + | 7,0/5,08/ 1,8 |
| 50,1...80,0 | 15...25 | ||||||
| 80,1...100,0 | 30 | ||||||
| KXO-V97 | 1,0...50,0 | 3,3±10%5 | 20 | ||||
| 50,1...80,0 | 15 | ||||||
| 80,1...160,0 | |||||||
| KXO-V99 | 1,0...181,0 | 3,3 | 15 | 5,0/3,2/ 1,0 | |||
| KXO-V96 | 1,0...80 | 2,5/3,0/ 3,3 | 3,2/2,5/ 1,2 | ||||
| KXO-V95 | 1,0...70,0 | 2,5/2,8/ 3,0/3,3 | 2,5/2,0/ 082 |
1, 2 - см. сноски для таблицы 1
4 ±50 (±100) в скобках указано значение нестабильности для диапазона температур от -40 до 85°С
5 доступны с напряжениями питания 1,8/2,5/3,0 B (с допуском ±10%)
Большинство современных микроконтроллеров и цифровых процессоров уже содержат встроенную схему автогенератора. Остается только подключить внешний кварцевый резонатор. Однако для многих приложений удобнее именно кварцевый генератор. В этом случае устройство получается компактнее и надежнее, а разработчику остается только правильно выбрать подходящий генератор. Расчет, изготовление и настройка собственной схемы кварцевого генератора для частот более 30...40 МГц требует определенных профессиональных знаний, опыта и специального оборудования. Даже на частотах до 30 МГц генератор, собранный на дискретных компонентах, часто запускается не на той частоте. Применение готового кварцевого генератора всегда гарантирует стабильный результат при меньшей занимаемой площади на печатной плате. Большинство серий кварцевых генераторов Geyer Electronic имеют вход для отключения выхода (перевода в третье состояние с большим выходным сопротивлением). Кварцевые генераторы широко применяют в портативных радиостанциях, в качестве опорных генераторов в GPS- или ГЛОНАСС-навигаторах, в системах точного измерения времени.
Компания также выпускает следующие типы кварцевых генераторов:
- кварцевые генераторы, управляемые напряжением (VCXO- Voltage Controlled Crystal Oscillator). Частоту такого генератора в определенных пределах можно изменить, подавая управляющее напряжение на соответствующий вход;
- термокомпенсированные кварцевые генераторы (TCXO- Temperature Compensated Crystal Oscillator). Эти генераторы имеют высокую температурную стабильность благодаря аналоговому или цифровому методу компенсации зависимости частоты от температуры. Термокомпенсированные кварцевые генераторы применяются в устройствах, где требуется быстрый выход на рабочий режим и повышенная стабильность частоты (радиолокационные станции, опорные генераторы мобильных и переносных радиопередающих устройств и т.п.);
- термокомпенсированные кварцевые генераторы, управляемые напряжением (VCTCXO- Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator). Возможность корректировки частоты внешним управляющим напряжением позволяет при необходимости еще больше повысить стабильность генерируемой частоты. Генераторы, управляемые напряжением применяются в системах фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), частотной модуляции (ЧМ), импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
Для многих разработчиков могут представлять интерес керамические резонаторы Geyer Electronic серий KX-ZTT, KX-ZTA, KX-XTB.
С помощью рисунка 3 можно легко сравнить габаритные размеры разных серий кварцевых резонаторов, генераторов и керамических резонаторов Geyer Electronic.
КАК ЗАКАЗАТЬ КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР С ТРЕБУЕМЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ?
Выбор со склада:
На складе компании КОМПЭЛ в широком ассортименте поддерживаются кварцевые резонаторы и генераторы различных серий на различные частоты со стандартными значениями нестабильности частоты и нагрузочной емкости (Сl).
Набрав в окне поиска на сайте www.compel.ru (правый верхний угол страницы) наименование интересующей Вас серии кварцевого резонатора, Вы увидите список всех ее компонентов, которые поддерживаются на складе в данный момент.
Пример: KX-KT 13.56 MHz
Поставка на заказ:
Если компонент требуемой серии с необходимыми значениями частоты и ее отклонения, нагрузочной емкости и диапазоном рабочих температур отсутствует на складе, составьте и отправьте Вашему менеджеру запрос, руководствуясь примерами ниже:
- Пример запроса кварцевого резонатора серии KX-9A на стандартную частоту 25 МГц со стандартным отклонением ±30 ppm, стандартной емкостью нагрузки 16пф и диапазон рабочих температур -20...70°С: KX-9A 25.0 MHz;
- Пример запроса кварцевого резонатора серии KX-9A на нестандартную частоту 26,3МГц с нестандартным отклонением ±10 ppm, с нестандартной емкостью нагрузки 12 пф и диапазоном рабочих температур -40...85°С: KX-9AT 26,3MHz 12pF 10 ppm.
Подробную информацию о продукции Geyer Electronic можно найти на сайте:
http://www.geyer-electronic.com/ в разделе Frequency Control Products.
Рис. 3. Внешний вид некоторых серий кварцевых резонаторов, кварцевых генераторов и керамических резонаторов для поверхностного монтажа Geyer Electronic
| Ваш комментарий к статье | ||||
