Классификация кварцевых генераторов

Существующие на сегодняшний момент КГ, предназначенные для генерации сигнала можно классифицировать по следующим признакам [1]:

1) По способам повышения стабильности частоты:

- простой без дополнительных элементов, предназначенных для улучшения каких-либо его параметров,

- термокомпенсированный кварцевый генератор(ТККГ), отклонение частоты которого в интервале температур уменьшается с помощью специальной электрической цепы,

- термостатированный кварцевый генератор(ТСКГ), элементы электрической цепи которого полностью или частично помещены в термостат для уменьшения влияния окружающей температуры.

2) По функциональной особенности:

- с частотной модуляцией,

- частотно-манипулированные (с частотной телеграфией),

- управляемые изменением индуктивности или емкости,

- управляемые напряжением,

- высокостабильные (прецизионные),

- многочастотные, в которых используется коммутация нескольких резонаторов (или одного) для стабилизации ряда близкорасположенных частот,

- измерительные, в которых резонатор используется для преобразования изменения какой-либо физической величины в изменение частоты.

3) По допустимой нестабильности частоты КГ:

- менее 0, 001*10^-6,

- (0, 001-0, 01)*10^-6,

- (0, 01-0, 1)*10^-6,

- (0, 1-1)*10^-6,

- (1-10)*10^-6,

- (10-100)*10^-6,

- более 100*10^-6,

Внутри каждой группы стабильности могут быть различными. Целесообразно для унификации требований выбирать стабильности по следующему рядом в одной группе: ±1; ±1, 5; ±2; ±2, 5; ±3; ±5; ±7, 5 и ±10. Обычно в кварцевых генераторах за классификационную стабильность принимают температурную стабильность частоты в рабочем интервале температур.

4) По диапазону частоты:

- низкочастотные(1-1000 кГц),

- среднечастотные(1-30 МГц),

- высокочастотные (выше 30 МГц).

5) По элементной базе и способам конструирования:

- на дискретных элементах,

- гибридные с резонатором,

- гибридные с пьезоэлементом,

- интегральные с пьезоэлементом,

- интегральные на пьезоэлементе.

В России одним из наиболее известных производителей КГ является ОАО «Морион»[2], выпускающий множество вариантов рассматриваемого прибора.

Примеры КГ:

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ МАЛОГАБАРИТНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ГК217-УН

Выпускается с приемкой «1» в соответствии с ТУ 6329-088-07614320-10

Особенности:

• Диапазон частот: 80 МГц – 170 МГц

• Малые размеры корпусы 20.2x20.2x10, 5 мм

• Низкий уровень фазовых шумов

Является простым генератором без термостата, имеет малые размеры, но минусом является большая температурная нестабильность(единицы и десятки в шестой степени), изображен на рисунке 1.

Рис.1. Простой КГ.

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ТЕРМОКОМПЕНСИРОВАННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР ГК202-ТК

Выпускается в соответствии с ТУ 6329-090-07614320-07

Особенности:

• Малые размеры - 36× 27× 12, 7 мм

• Малое значение потребляемого тока – < 14 мА

• Напряжение питания – 5 В

• Стандартные частоты: 12, 288МГц; 12, 8МГц

Температурная нестабильность частоты лучше, чем у КГ, рассмотренного выше (меньше 5*10^-7). Изображен на рисунке 2.

Рис.2. Корпус генераторов ГК202-ТК и ГК197-ТС.

ПРЕЦИЗИОННЫЙ МАЛОШУМЯЩИЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР ГК197-ТС

Особенности:

• Высокая температурная стабильность до ±5x10^-10

• Высокая долговременная стабильность до ±2x10^-8/год

• Малое время установления частоты – до 1 мин

• Напряжение питания 5 В и 12 В

• Малая высота корпуса – до 10, 0 мм

• Диапазон частот 10, 0…20, 0 МГц

• Низкий уровень фазовых шумов

Как видно, по температурной стабильности частоты ТСКГ опережает другие типы, но у него есть и свои недостатки – высокое потребление тока(потребляемый ток в установившимся режиме у ГК197-ТС в 10 раз больше чем у ГК202-ТК). Но тем не менее ТСКГ является лидером по стабильности среди аналогов. Изображен на рисунке 2.

Рассматриваемый КГ относится к термостатированным (имеет более расширенный диапазон рабочих температур), управляется напряжением (для простой компенсации старения кристалла кварца в резонаторе), также является высокостабильным, по нестабильности можно отнести к первым двум группам (частотная нестабильность менее 1*10^-8), среднечастотный (имеет широкое применение в качестве опорного генератора сигнала стабильной частоты). Конструируется на дискретных элементах, поскольку рабочая температура внутри корпуса около 100°C, так же речь идет о российском производственном предприятии.