Простые кварцевые генераторы

Элементы кварцевых генераторов

Резисторы — приборы с постоянным сопротивлением, которые применяются для создания режима полупроводниковых элементов. Требования к этим элементам определяются назначением цепи и степенью влияния на основные выходные характеристики кварцевого генератора. Резисторы, к тому же, наряду с высокой стабильностью сопротивления, должны обладать и небольшим температурным коэффициентом. Резисторы с переменным сопротивлением используются в цепях коррекции изменения частоты кварцевого генератора.

Позисторы — приборы, у которых сопротивление увеличивается с повышением температуры. Они изготавливаются из материала на основе титано-бариевой керамики, который обладает уникальной температурной зависимостью сопротивления: в узком диапазоне температуры сопротивление позистора может увеличиваться на несколько порядков.

Конденсаторы постоянной емкости применяются в кварцевых генераторах в целях обеспечения обратной связи, управления частотой и фильтрации.

Катушки индуктивности служат для обеспечения точной настройки частоты на номинальное значение. Они обеспечивают необходимые параметры настройки при малых габаритах, малом температурной коэффициенте индуктивности и высокой стабильности.

Полупроводниковые диоды используются для детектирования в схемах высокой частоты, переключения цепей высокой частоты, а также в цепях формирования высокого напряжения. Диоды должны обладать резкой зависимостью сопротивления при переходе напряжения через ноль, потому что их сопротивление постоянному току влияет на частоту кварцевого генератора через элемент управления цепи термокомпенсации.

Биополярные транзисторы используются в качестве активного элемента. Они позволяют обеспечить высокую стабильность частоты как в широко применяемых кварцевых генераторах, так и в прецизионных.

Полевые транзисторы обладают большими входящим и выходящим сопротивлениями, небольшим уровнем шумов, что зачастую позволяет улучшить характеристики генератора. Однако следует помнить, что полевые транзисторы сильно влияют на стабильность частоты кварцевого генератора.

Кроме транзисторов в кварцевых генераторах применяют микросхемы, которые представляют собой высокочастотные универсальные усилители.

Простые кварцевые генераторы — это генераторы, стабилизированные кристаллом кварца, имеющие температурно-частотную характеристику, определяемую применяемым в генераторе кварцевым резонатором. Различают следующие показатели простых кварцевых генераторов:

• входное напряжение;
• уровень выходного сигнала;
• количество выходных сигналов: одночастотные, двухчастотные;
• наличие управления выходом.

Гармонический сигнал — это гармонические колебания со временем распространяющиеся в пространстве, которые несут в себе информацию или какие-то данные и описываются уравнением:

где А — амплитуда сигнала;

— фаза гармонического сигнала;

— время;

— циклическая частота сигнала;

Тактовый сигнал (синхросигнал)

Синхросигнал (clock signal) — это сигнал, использующийся для согласования операций одной или более цифровых схем. Синхросигнал имеет форму меандра и колеблется между высоким и низким логическими уровнями. Активным уровнем тактового сигнала принято называть момент переключения из одного состояния в другое. Активным уровнем является высокий уровень, если схема переключается в момент, задаваемый нарастающим фронтом синхросигнала, то есть когда синхросигнал переключается из нижнего уровня в верхний. Если переключение происходит по спадающему фронту синхросигнала, то активный уровень — низкий. Периодом синхросигнала (clock period) называется отрезок времени между соседними переключениями, совершаемыми в одном и том же направлении, а частотой синхросигнала (clock frequency) — величина обратная периоду. Скважностью синхросигнала называется отношение периода синхросигнала к времени его активного состояния. Коэффициентом заполнения называется величина обратная скважности.

При аналоговой записи изменения в скорости носителя записи вызывают слышимые искажения. Классический пример — детонация в магнитофоне, обусловленная колебаниями скорости. Она проявляется как медленные или быстрые изменения высоты тона воспроизводимого сигнала. Цифровые устройства записи не страдают от детонации, поскольку обеспечивают самосинхронизацию воспроизводимого сигнала. Если даже скорость носителя в процессе записи или воспроизведения не была стабильной, благодаря самосинхронизации можно восстановить исходный временной масштаб. Но цифровые аудиосистемы также страдают от явления, в чем-то сходного с детонацией. Он называется джиттпером тактовых импульсов.

Джиттер — это временная нестабильность тактовых импульсов, задающих в цифровых аудиосистемах временной масштаб. Джиттер является серьезным и еще недооцененным источником ухудшения звучания цифровых аудиосистем. Только недавно джиттер начал привлекать к себе должное внимание инженеров и ученых, работающих в области звукотехники. Одна из причин, по которой на джиттер раньше не обращали внимание, — чрезвычайная сложность измерения сверхмалых значений временной нестабильности, имеющих порядок лишь нескольких десятков миллиардных долей секунды. Другой причиной было ошибочное мнение, что если последовательность единиц и нулей, представляющая музыкальный сигнал, воспроизведена правильно, то звук должен быть хорошим. К сожалению, получить правильную последовательность единиц и нулей — это только часть задачи. Во избежание ухудшения аудиосигнала полученные единицы и нули должны быть снова преобразованы в аналоговый сигнал с чрезвычайно высокой временной точностью.

Генератор Пирса назван в честь его изобретателя Джорджа Пирса (1872-1956). Генератор Пирса является производным от генератора Колпитца. В схеме используется минимум компонентов: один цифровой инвертор, один резистор, два конденсатора и кристалл кварца, который действует как высокоизбирательный элемент фильтра.

Кварцевый резонатор, — прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.

Несмотря на то, что вместо кварца часто используются и другие пьезоэлектрики, например, керамика (Керамический резонатор), прилагательное «кварцевый» является общеупотребительным для всех таких устройств

Дата добавления: 2015-05-09