. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Krystalový oscilátor se stabilizací střídy
22. června 2011 - 6:07 | Pandatron | Krystalový oscilátor se stabilizací střídy | Komentářů: 1  

Krystalový oscilátor se stabilizací střídy

Konstrukce krystalového oscilátoru s posíleným výstupem, stabilizací a možností regulace střídy výstupního signálu. Střídu je možné regulovat v rozsahu od 25 do 75 procent.

Krystalové oscilátory jsou velice rozšířeny pro svůj stabilní kmitočet a velký rozsah provozních hodnot. Z toho důvodu mají své nezastupitelné místo v celé řadě různorodých aplikací - od jednoduchých sekvenčních obvodů až po složité výpočetní systémy apod.

Najdou se však aplikace, pro které nejsou příliš vhodné, neboť v nich naráží na svá tři základní omezení: nízký výstupní proud, nemožnost nastavení střídy a její zkreslení v závislosti na provozních podmínkách. Na internetu je k dispozici řada řešení, využívajících různé techniky. Jedním z jednodušších, avšak řešících všechny tři uvedené problémy je i následující zapojení.

Nízký výstupní proud je zde řešen třemi paralelně zapojenými hradly (v případě potřeby je rovněž dostupná funkce povolení - Enable), střídu lze nastavil libovolně v rozmezí od 25 do 75 % a o její stabilitu se stará zpětná vazba.


Obr. 1: Schéma zapojení krystalového oscilátoru se stabilizací střídy

Obvod oscilátoru je složen z prvků C1, C2, C3, R1, R2, R10, jednoho NAND a samozřejmě krystalu. Rezistory R1 a R10 udržují hradlo NAND v lineární oblasti, zatímco kondenzátory v okolí krystalu tvoří π filtr. Ten se stará o udržení vysokého Q, vhodného zatížení krystalu a zamezení vzniku oscilací na harmonických kmitočtech.

Rezistor R2 omezuje ztrátový výkon na krystalu jen na zhruba 5 mW. Při rozdílu výstupního (3,9 V) a vstupního napětí (2 V) v hodnotě zhruba 1,9 V (typické prahové napětí obvodů TTL) je pro jeho výpočet možné použít následující rovnici:

Zároveň RC člen R2 + C3 tvoří dolnofrekvenční filtr, jehož rozhodující hodnota -3dB by měla být stanovena pro frekvenci FOSC/8 nebo vyšší. Tím se zabrání vzniku nežádoucích oscilací na vysokých frekvencích. V případě uvedeného schéma je bod -3dB definován jako FOSC/8 = 625 kHz. Pro tuto frekvenci se hodnota C3 získá z následující rovnice:

Naproti tomu kondenzátor C1 by měl mít větší hodnotu, aby mohl minimalizovat dopady parazitních kapacit. V našem případě má C1 hodnotu 510 pF. Zároveň ale musí platit, že sériové uspořádání C1, C2 a C3 musí být shodné se specifickou zatěžovací kapacitou. Pro krystal s paralelní rezonancí tedy platí:

Pokud má tedy zvolený krystal například CL = 32 pF, vyžaduje použití C2 = 38,5 pF, tedy zhruba 39 pF. Uvedené hodnoty na schématu platí pro obvod, pracující na kmitočtu přibližně 5 MHz s krystalem v paralelní rezonanci. Velikost střídy se u tohoto typu krystalového oscilátoru mění hodnotou rezistoru na vstupním pinu hradla NAND. Její hodnota je rovněž silně závislá na výrobních tolerancích obvodu a typicky se pohybuje v rozmezí od 30 do 65 %. Její kompenzace je možná úpravou pracovního cyklu, což se provede například zavedením zpětné vazby od operačního zesilovače, která nežádoucí drift sníží na zlomek procenta.

Jako operační zesilovač byl zvolen typ ICL7621A a to pro svou vysokou vstupní impedanci, velký výkon a provoz i při napájení 5 V. Obvod U2A slouží jako kmitočtově závislý oddělovač s nastaveným provozním cyklem k vytvoření chybového napětí. Zpětná vazba udržuje změnou hodnoty odporu na vstupu hradla střídu konstantní.

Z tohoto bodu se rovněž odebírá signál do tří paralelně zapojených výstupních hradel, majících za cíl zvýšit maximální výstupní proud. Logickou úrovní na pinu ENABLE je možné povolovat výstupní signál do připojeného obvodu. Zpoždění mezi zapnutím a vypnutím je v řádech mikrosekund. Pokud funkce není potřeba, je samozřejmě možné použít na výstupu obyčejné invertory či sledovače.

Uvedený obvod má rovněž schopnost kompenzovat velikost střídy při změně výstupní zátěže. Pouze je třeba dát si pozor na zvlnění, způsobené špatným zakončením vedení, které se může přenést do zpětné vazby a nežádoucím způsobem ovlivňovat střídu.

Pokud bychom nepotřebovali stabilizaci střídy, je možné celou zpětnou vazbu vypustit. V tom případě se rezistor R10 rozdělí na 2,5 k pevnou hodnotu a 5 k trimr připojený k zemi. Tímto uspořádáním je možné měnit střídu v rozsahu zhruba od 25 do 75 %. Různé rodiny logických obvodů však mohou vyžadovat odlišnou hodnotu R10, takže pro dosažení vhodného rozsahu je nutné experimentovat.

Odkazy & Download:
Domovská stránka výrobce
Přehled distributorů a kontaktů
Power Crystal Oscillator With Feedback Stabilized Duty Cycle
ICL7621 - Dual/Quad, Low Power CMOS Operational Amplifiers







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (1):

Zobrazit starší 30 dnů (1)...

host
1. Dne 22. 06. 2011 v 16:30 zaslal host
Bez titulku
Nejčastěji se používá teplotní stabilizace.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232R - modul, převodník USB-UART
Modul s obvodem nové generace FT232RQ - převodník USB-UART pro vývoj a malosériovou výrobu.
od 390 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007