Что такое генератор? Все, что вам нужно знать

Mark Harris
|  Создано: 29 Октября, 2020  |  Обновлено: 3 Февраля, 2021
Все, что вам нужно знать об осцилляторах

Практически каждая печатная плата, изготовленная в последнее время, содержит генератор какого-либо типа, и большинство интегральных схем также содержат генераторы. Возможно, вы задаетесь вопросом, что же такое генератор? Генераторы являются ключевыми компонентами, которые производят периодический электронный сигнал, обычно синусоидальный или прямоугольный. Генераторы преобразуют постоянный сигнал в периодический переменный сигнал, который может использоваться для установки частоты, в аудиоприложениях или как тактовый сигнал. Все микроконтроллеры и микропроцессоры требуют наличия генератора для установки тактового сигнала для их функционирования. Некоторые устройства имеют встроенные генераторы, а некоторым требуется внешний генератор - или и то, и другое, имея встроенный генератор с низкой точностью с возможностью подачи внешнего сигнала.

Электронные устройства используют тактовый сигнал в качестве временной опоры, позволяя выполнять действия последовательно. Другие устройства используют сигнал генератора для генерации других частот, которые могут обеспечивать аудиофункции или генерировать радиосигналы.

Понимание различных типов генераторов и принципов их работы может помочь вам выбрать подходящий генератор для вашего проекта. Если вы пытаетесь создать радиосигнал, вам потребуется генератор гораздо более высокой точности, чем может понадобиться для других устройств. Генераторы — это то, что можно легко упустить из виду в проекте, с мыслью просто взять любой подходящий генератор, который соответствует указанному в техническом описании диапазону частот, требованиям к размеру на плате и стоимости. Однако выбор может быть значительно шире, в зависимости от требований к мощности для печатной платы (PCB), занимаемой площади на плате и необходимой точности частоты. Некоторые генераторы работают на микроамперах или даже меньше, в то время как другим для работы требуется несколько ампер.

Генераторы делятся на две основные категории: гармонические и релаксационные. Гармонические генераторы создают синусоидальную волну, к этой категории относятся RC, LC, танковые цепи, керамические резонаторы и кварцевые генераторы.

В этой статье мы собираемся рассмотреть:

  • Резисторно-конденсаторные генераторы (RC)
  • Индукторно-конденсаторные генераторы (LC)
  • Керамические резонаторы
  • Кварцевые генераторы
  • Модули кристаллических генераторов
  • МЭМС генераторы
  • Силиконовые генераторы

Возможно, вы не собираетесь самостоятельно строить генератор на RC или LC, а читаете эту статью, чтобы получить информацию о готовых генераторах, которые можно просто добавить в схему - я начну с обсуждения генераторов на RC и LC. Важно понимать, как они работают и какие могут быть их недостатки, поскольку многие интегральные схемы с встроенными генераторами используют схему на RC или LC. 

Понимая, как они работают, вы сможете лучше понять, когда следует использовать интегрированный генератор, а когда - добавлять внешний источник тактового сигнала. Если вы хотите узнать больше о генераторах и тактовых сигналах, вы можете легко собрать генератор на RC или LC на макетной плате и протестировать его с помощью осциллографа. Прежде чем мы перейдем к этому, давайте быстро сравним каждый тип генератора.

Сравнение производительности генераторов

Стоит отметить в таблице ниже, что каждый вариант предлагает огромное разнообразие различных устройств, доступных на рынке. Например, при рассмотрении MEMS-генераторов с фиксированной частотой, варианты, которые регулярно есть в наличии на DigiKey, варьируются от 150 частей на миллион до 50 частей на миллиард с точки зрения стабильности частоты. Этот огромный диапазон стабильности частоты также сопровождается большим разбросом цен, так что, хотя один тип генератора может предлагать варианты с чрезвычайно высокой стабильностью или точностью в широком температурном диапазоне, это не значит, что другой вариант не может быть дешевле для ваших требований к точности. 

В качестве крайнего примера можно привести кристаллический генератор Connor-Winfield OX200-SC-010.0M 10MHz VCOCXO, стабильность частоты которого составляет всего +/- 1,5 части на миллиард. Атомный генератор IQD Frequency Products LFRBXO059244BULK 10MHz стоит более чем в десять раз дороже при одинаковой стабильности частоты +/- 1,5ppb для одиночных единиц. Несмотря на это, будут случаи, когда атомный генератор стоимостью $2000 будет лучшим выбором для чрезвычайно точного генератора. IQD Frequency Products также производит VCOCXO с невероятной стабильностью частоты +/- 1ppb в более широком диапазоне температур, чем у атомного генератора. При цене менее чем в два раза выше, чем у устройства Connor-Winfield при покупке одной единицы, и все же менее чем в десять раз дешевле, чем атомный вариант. Для меня невероятно, что сегодня мы можем легко приобрести источники атомных часов, и еще более сумасшедшим является то, что мы можем иметь кристаллический генератор, который более точен за долю цены.

Источник Частоты

Частота

Точность

Преимущества

Недостатки

Кварцевый Кристалл

10 кГц до 100 МГц

Средняя до Высокой

Низкая Стоимость

Чувствителен к ЭМИ, вибрации и влажности.

Модуль Кристаллического Генератора

10 кГц до 100 МГц

Средняя до экстремальной

Невосприимчивость к ЭМИ и влажности. Дополнительные компоненты или проблемы с согласованием отсутствуют

Высокая стоимость, высокое потребление энергии, чувствительность к вибрации, большая упаковка

Керамический резонатор

100 кГц до 10 МГц

Средняя

Низкая стоимость

Чувствителен к ЭМИ, вибрации и влажности

Интегрированный кремниевый генератор

1 кГц до 170 МГц

Низкая до средней

Невосприимчив к ЭМИ, вибрации и влажности. Быстрый запуск, малый размер, дополнительные компоненты или проблемы с согласованием отсутствуют

Чувствительность к температуре хуже, чем у керамических или кристаллических. Высокий ток питания.

МЭМС генератор

Десятки кГц до сотен МГц

Низкая до экстремальной

Простота проектирования, меньшие упаковки, отсутствие внешних компонентов, может управлять несколькими нагрузками.

Дорого

RC генератор

От Гц до 10 МГц

Очень низкая

Самая низкая стоимость

Обычно чувствителен к ЭМИ и влажности. Плохая производительность при изменении температуры и напряжения питания

LC генератор

от кГц до сотен МГц

Низкая

Низкая стоимость

Обычно чувствительны к ЭМИ и влажности.
Плохая стабильность при изменении температуры и напряжения питания

RC генераторы=rc>

Теперь, когда мы получили общее представление о вариантах, давайте перейдем к самому основному из генераторов и принципам его работы - RC генератор, который вы можете легко собрать на макетной плате с использованием самых базовых электронных компонентов. RC генератор (резистор-конденсатор) является типом обратносвязного генератора, который строится с использованием резисторов и конденсаторов, а также усиливающего устройства, такого как транзистор или операционный усилитель. Усиливающее устройство подает обратную связь в сеть RC, что вызывает положительную обратную связь и генерирует повторяющиеся колебания.

Большинство микроконтроллеров и многие другие цифровые ИС, которым требуется сигнал тактовой частоты для выполнения действий, содержат внутри себя сеть RC генератора для создания их внутреннего источника тактовой частоты.

RC Oscillator with positive feedback
RC Oscillator with positive feedback.

Принцип работы

Сеть RC в RC генераторе сдвигает фазу сигнала на 180 градусов.

Положительная обратная связь необходима для сдвига фазы сигнала еще на 180 градусов. Этот сдвиг фазы дает нам 180 + 180 = 360 градусов сдвига фазы, что фактически равно 0 градусам. Следовательно, общий сдвиг фазы в цепи должен составлять 0, 360 или другое кратное 360 градусов. 

Мы можем использовать факт, что сдвиг фазы происходит между входом в RC-сеть и выходом из той же сети, используя взаимосвязанные RC-элементы в ветви обратной связи. На картинке выше мы видим, что каждая последовательно соединенная RC-сеть обеспечивает сдвиг фазы напряжения на 60 градусов вне фазы. Три сети вместе производят сдвиг фазы на 180 градусов.

Для идеальных RC-сетей максимальный сдвиг фазы может составлять 90 градусов. Следовательно, для создания сдвига фазы на 180 градусов, осцилляторам требуется как минимум две RC-сети. Однако точно достичь сдвига фазы на 90 градусов на каждом этапе RC-сети сложно. Нам нужно использовать больше ступеней RC-сетей, соединенных последовательно, для получения требуемого значения и желаемой частоты колебаний.

Чистая или идеальная однополюсная RC-сеть обеспечивала бы максимальный сдвиг фазы ровно на 90 градусов. Для осцилляции нам требуется сдвиг фазы на 180 градусов, поэтому для создания RC-генератора мы должны использовать как минимум две однополюсные сети. 

Фактический сдвиг фазы в RC-сети зависит от выбранных значений резистора и конденсатора для желаемой частоты.

RC Phase Angle Calculation
RC Phase Angle Calculation.

Последовательно соединяя несколько RC-сетей, мы можем получить сдвиг фазы на 180 градусов на выбранной частоте. Это последовательное соединение сетей лежит в основе RC-генератора, иначе известного как генератор с фазовым сдвигом. Добавляя усилительный каскад с использованием биполярного переходного транзистора или инвертирующего усилителя, мы можем получить сдвиг фазы на 180 градусов между его входом и выходом, чтобы обеспечить полный сдвиг на 360 градусов обратно к 0 градусам, как упоминалось выше.

Базовая схема RC-генератора

Основная схема RC-генератора производит выходной синусоидальный сигнал с использованием регенеративной обратной связи, получаемой от лестничной RC-сети. Регенеративная обратная связь происходит благодаря способности конденсатора накапливать электрический заряд.

Resistor capacitor feedback


Цепь обратной связи резистор-конденсатор может быть подключена для создания опережающего фазового сдвига (сеть с фазовым ускорением) или для создания запаздывающего фазового сдвига (сеть с фазовым замедлением). Один или несколько резисторов или конденсаторов в схеме фазового сдвига RC могут быть изменены для модификации частоты сети. Это изменение может быть выполнено путем сохранения постоянных резисторов и использования переменных конденсаторов, поскольку емкостное сопротивление изменяется в зависимости от частоты. Однако для новой частоты может потребоваться корректировка коэффициента усиления напряжения усилителя.

Если мы выберем резисторы и конденсаторы для RC-сетей, то частота колебаний RC будет:

frequency of RC oscillations


R - Сопротивление резисторов обратной связи
C - Емкость конденсаторов обратной связи
N - Количество последовательно соединенных RC-сетей

Однако комбинация сети RC-генератора работает как аттенюатор, и она уменьшает сигнал на некоторую величину по мере прохождения через каждую RC-ступень. Таким образом, коэффициент усиления напряжения усилительного каскада должен быть достаточным для восстановления потерянного сигнала. 

Более распространенной схемой RC-генератора является RC-генератор с операционным усилителем и фазовым ускорением.

Operational Amplifier
[Operational Amplifier Phase-Lead RC Oscillator]

RC-цепь должна быть подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, что делает его конфигурацией инвертирующего усилителя. Инвертирующая конфигурация обеспечивает сдвиг фазы на 180 градусов на выходе, что в сумме с RC-цепями дает 360 градусов.

Другая конфигурация RC-генератора - это фазовый генератор на операционном усилителе с запаздыванием.

Operational Amplifier
[Операционный усилитель, RC-генератор с фазовой задержкой]

 

Phase Lag RC Oscillator Equation
[Уравнение RC-генератора с фазовой задержкой рабочего усилителя]

LC-генератор

LC или генератор на индуктивности и конденсаторе - это тип генератора, который использует колебательный контур для создания положительной обратной связи для поддержания колебаний. Схема содержит индуктивность, конденсатор и также усиливающий компонент. 

Принцип работы

Колебательный контур - это конденсатор и индуктивность, соединенные параллельно, на диаграмме выше также показаны переключатель и источник напряжения для наглядности демонстрации принципа работы, когда переключатель соединяет конденсатор с источником напряжения, конденсатор заряжается.

capacitor and inductor


Когда переключатель соединяет конденсатор и индуктивность, конденсатор разряжается через индуктивность. Увеличивающийся ток через индуктивность начинает накапливать энергию, индуцируя электромагнитное поле вокруг катушки. 

Когда переключатель соединяет конденсатор и индуктор, конденсатор разряжается через индуктор. Увеличивающийся ток через индуктор начинает накапливать энергию, индуцируя вокруг катушки электромагнитное поле. После разрядки конденсатора, энергия из него переходит в индуктор в виде электромагнитного поля. По мере уменьшения потока энергии от конденсатора, ток через индуктор уменьшается - это вызывает падение электромагнитного поля индуктора. Благодаря электромагнитной индукции, индуктор создает обратную ЭДС, которая равна L(di/dt) в противодействие изменению тока. Эта обратная ЭДС затем начинает заряжать конденсатор. Как только конденсатор поглотит энергию из магнитного поля индуктора, энергия снова хранится в виде электростатического поля внутри конденсатора.

Если бы у нас были идеальные индуктор и конденсатор, этот контур мог бы генерировать колебания вечно. Однако конденсатор имеет утечку тока, а индукторы имеют сопротивление. В реальной жизни, однако, колебания будут выглядеть как ниже, поскольку энергия теряется. Эта потеря называется затуханием.

Oscillator Damping in a Simulation
[Демпфирование осциллятора в моделировании]

Если мы хотим поддерживать колебания, нам необходимо компенсировать потерю энергии из колебательного контура за счет добавления в схему активных компонентов, таких как биполярные транзисторы с переходом, транзисторы с электрическим управлением поля или операционные усилители. Основная функция активных компонентов заключается в добавлении необходимого усиления, помощи в генерации положительной обратной связи и компенсации потери энергии.

Генератор на настроенном коллекторе

Tuned Collector Oscillator


Генератор на настроенном коллекторе представляет собой трансформатор и конденсатор, подключенные параллельно и переключаемые транзистором. Эта схема является самой базовой схемой LC-генератора. Первичная обмотка трансформатора и конденсатор образуют колебательный контур, а вторичная обмотка обеспечивает положительную обратную связь, возвращая часть энергии, произведенной колебательным контуром, на базу транзистора.

Генератор Колпитца

Колпитцев генератор - это генератор на LC-контуре, который широко используется в радиочастотных приложениях. Он подходит для использования на частотах до нескольких сотен мегагерц. Эта схема состоит из двух конденсаторов, соединенных последовательно, образующих делитель напряжения, который обеспечивает обратную связь транзистору, с параллельно подключенным индуктором. Хотя этот генератор относительно стабилен, его может быть сложно настроить, и часто его реализуют с использованием схемы с эмиттерным повторителем, чтобы не нагружать резонансную сеть.

Colpitts Oscillator


Генератор Клаппа

Чтобы преодолеть трудности с настройкой генератора Колпитца на конкретную частоту в производстве, часто добавляют переменный конденсатор, включенный последовательно с индуктором, формируя генератор Клаппа. Эта модификация позволяет настраивать схему в процессе производства и обслуживания на требуемую частоту. К сожалению, этот тип LC-генератора все еще довольно чувствителен к колебаниям температуры и паразитной емкости.

Clapp Oscillator


Керамический резонатор

Пьезоэлектрический керамический материал с двумя или более металлическими электродами (обычно 3) лежит в основе керамического резонатора. В электронной схеме пьезоэлемент механически резонирует, что генерирует колебательный сигнал определенной частоты - подобно камертону. Керамические резонаторы недороги; однако допуск частоты керамических резонаторов составляет всего около 2500 - 5000 ppm. Этот допуск в 0,25% до 0,5% от целевой частоты не подходит для точных приложений, но они могут быть значительной экономией, где абсолютная точность не требуется.

Piezoelectric ceramic material
[Керамические резонаторы Мурата: Источник]

С частотами от ниже 1 кГц до свыше 1 ГГц, существует ряд различных материалов и режимов колебаний, которые используют керамические резонаторы. Может быть важно понимать метод резонанса, используемый в устройстве, которое вы встраиваете в свой проект. Экологические факторы, такие как вибрация и удары, могут повлиять на функционирование резонатора в вашей схеме.

Vibration Mode and Frequency Range
[Режим вибрации и диапазон частот: источник]

Кварцевый генератор

Кварцевый генератор является наиболее распространенным типом кристаллических генераторов на рынке. Там, где критически важны точность и стабильность, основным выбором являются кристаллические генераторы и их варианты. Стабильность кристаллического генератора измеряется в ppm (частях на миллион), и стабильность может быть где-то в пределах от 0,01% до 0,0001% в диапазоне от -20 до +70 градусов Цельсия, в зависимости от конкретного устройства. Стабильность генератора на RC может быть в лучшем случае 0,1%, а на LC 0,01%, но обычно они находятся около 2% и очень чувствительны к изменениям температуры. Кварцевый кристалл может колебаться с очень небольшим количеством энергии, необходимой для его поддержания в активном состоянии по сравнению с многими другими генераторами, что делает их идеальными для приложений с низким энергопотреблением. 

Когда кристалл возбуждается ударом за счет физического сжатия или, в нашем случае, приложенного напряжения, он будет механически вибрировать на определенной частоте. Эта вибрация будет продолжаться некоторое время, генерируя переменное напряжение между его выводами. Это поведение является пьезоэлектрическим эффектом, таким же, как у керамического резонатора. По сравнению с LC-цепью, колебания кристалла после начального возбуждения будут продолжаться дольше — результат высокого значения Q кристалла. Для качественного кварцевого кристалла значение Q в 100 000 не является редкостью. LC-цепи обычно имеют значение Q около нескольких сотен. Однако, даже с гораздо более высоким Q, они не могут резонировать вечно. Из-за механических вибраций возникают потери, поэтому необходима усиливающая схема, например, RC и LC-генераторы. Для большинства устройств, которые будут использовать внешний кварцевый источник тактового сигнала, это будет интегрировано в устройство, и единственными дополнительными электронными компонентами, требующимися, будут нагрузочные конденсаторы. Нагрузочные конденсаторы очень важны; если емкость этих конденсаторов неверна, осциллятор будет нестабильным. Обычно, в техническом описании осциллятора содержатся рекомендуемые значения или предоставляется уравнение для расчета правильного значения для вашей схемы.

Другие аспекты, которые следует учитывать:

  1. Разместите конденсаторы и кварцевый резонатор как можно ближе к микроконтроллеру
  2. . Используйте как можно более короткие и широкие дорожки, чтобы предотвратить паразитную индуктивность.

Существует множество вариантов кварцевых генераторов; однако, помимо типичного кварца, или "XO", вы обычно будете использовать другие варианты только для специализированных приложений. Эти специализированные генераторы могут быть очень дорогими и обеспечивать удивительно стабильные и точные колебания в невероятно сложных условиях, где требуется абсолютная точность. Подавляющее большинство проектов не потребует ничего, кроме TCXO из приведенного ниже списка, но вам может быть интересно дополнительно исследовать их.

Этот список взят с Википедии:

Модули кварцевых генераторов

Предположим, вы ищете точный источник часового сигнала для приложения, которое не имеет схемы усиления, чтобы использовать кварцевый генератор. В этом случае модуль генератора может стать отличным решением. Эти модули имеют всю необходимую схемотехнику, встроенную для обеспечения усиленного и буферизованного часового сигнала для любого требуемого приложения. Как и в случае с многими полностью интегрированными устройствами, вы платите за удобство, цены обычно значительно выше, чем у самого кварцевого генератора, и они имеют больший размер. Несмотря на это, они все еще могут быть меньше, чем построение схемы усиления и буферизации генератора, и не беспокоиться о стабильности.

Большинство модулей генераторов имеют кристалл и вентиль CMOS инвертора, используя схему генератора Пирса. Хотя инверторы CMOS менее стабильны и имеют более высокое энергопотребление, чем генераторы на транзисторах, вентили на основе инверторов CMOS просты и вполне пригодны для использования во многих приложениях. 

МЭМС Генераторы

МЭМС или генераторы микроэлектромеханической системы являются точными устройствами времени, основанными на технологии МЭМС, и представляют собой относительно новую технологию. МЭМС генераторы состоят из резонаторов МЭМС, операционных усилителей и дополнительных электронных компонентов для установки или регулировки их выходных частот. МЭМС генераторы часто включают фазовые автоподстройки частоты, которые производят выбираемые или программируемые выходные частоты.

Принцип работы резонаторов MEMS аналогичен работе крошечной камертона, который звенит на высоких частотах. Поскольку устройства MEMS малы, они могут звенеть на очень высоких частотах, при этом их настроенные резонансные структуры производят частоты от десятков кГц до сотен МГц. 

Резонаторы MEMS механически приводятся в действие и делятся на две категории: электростатические и пьезоэлектрические. В основном, осцилляторы MEMS используют электростатическую трансдукцию, поскольку резонаторы с пьезоэлектрической трансдукцией не достаточно стабильны. Пьезоэлектрические трансдукционные резонаторы MEMS находят применение в фильтрующих устройствах.

Одним из основных преимуществ MEMS-генераторов является их способность использоваться для различных нагрузок, заменяя несколько кварцевых генераторов в схеме. Эта особенность может значительно снизить стоимость и площадь платы, занимаемую генераторными схемами. По сравнению с другими генераторными схемами, даже кварцевыми генераторами, потребление энергии устройств MEMS чрезвычайно низкое из-за меньшего потребления тока ядра. Низкое потребление энергии позволяет устройствам, работающим от батареи, работать значительно дольше или исключает необходимость выключать основную генераторную схему для экономии энергии. Генераторы MEMS, в отличие от других генераторов, не требуют внешних компонентов для работы, что обеспечивает дополнительную экономию места и средств. Ранние генераторы MEMS имели некоторые проблемы со стабильностью, и на рынке есть варианты со стабильностью частоты +/- 8 частей на миллиард, если вы готовы за это заплатить.  

Кремниевые генераторы

Как упоминалось в начале статьи, многие устройства имеют интегрированные в их кремний осцилляторы. Осцилляторы на кремнии в основном одинаковы, только в отдельном корпусе. Эта интегральная схема предоставляет вам полную схему RC-осциллятора, построенную на кремнии. Она обеспечивает лучшее согласование и компенсацию, чем вы обычно можете получить за аналогичную стоимость, используя пассивные компоненты, в более маленьком корпусе. Осцилляторы на кремнии могут быть отличным активом для устройств, которые будут подвергаться ударам или испытывать вибрации, поскольку они не имеют механически резонансных элементов. На большинстве сайтов поставщиков вы найдете их в категории Интегральные Схемы, а не в категории Осцилляторы.

В дополнение к преимуществам перед другими осцилляторами в суровых условиях, осциллятор на кремнии обычно программируем. Варианты программирования зависят от конкретного устройства; однако, резистор настройки частоты или интерфейс SPI/I2C являются общими. Хотя осцилляторы на кремнии обычно имеют относительно плохую ошибку частоты около 1-2%, они компактны и требуют только внешний источник питания и байпасный конденсатор. Они могут быть недорогой альтернативой другим типам осцилляторов в приложениях, не требующих высокой точности.

Резюме

Выбор оптимального источника тактового сигнала не является простой задачей. Существует множество факторов, таких как общая стабильность, чувствительность к температуре, вибрации, влажности, ЭМП, стоимость, размер, потребление энергии, сложность разводки и дополнительные компоненты. 

Многие приложения подходят для использования интегрированных RC или кремниевых осцилляторов, поскольку эти приложения не требуют дополнительной точности. Использование внутреннего осциллятора может сэкономить время на проектирование, снизить стоимость и уменьшить инженерные риски. Однако современные приложения все чаще требуют высокой точности, что обуславливает использование внешнего осциллятора, такого как кварцевый, керамический или MEMS.

К примеру, для высокоскоростного USB требуется минимальная точность частоты 0,25%, в то время как некоторые другие внешние коммуникации могут корректно работать с источниками тактового сигнала со стабильностью 5%, 10% или даже 20%. Другие высокоскоростные шины и приложения в области радиочастот часто требуют гораздо большей точности частоты, чем USB.

Потребление энергии осцилляторами для микроконтроллеров зависит от тока питания обратной связи усилителя и используемых значений емкости. Потребление энергии этих усилителей в основном зависит от частоты, поэтому, если вы хотите разработать устройство с очень низким энергопотреблением, рассмотрите возможность снижения вашей частоты тактирования до минимума, при котором ваше устройство все еще может выполнять свою работу. Часто вы обнаружите, что у микроконтроллера остается много лишних тактовых циклов, все из которых потребляют ненужную энергию.

Схемы с керамическими резонаторами обычно указывают большие значения емкости нагрузки, чем схемы с кристаллами, и потребляют еще больше тока, чем кристаллическая схема с использованием того же усилителя. Для сравнения, модули кристаллических осцилляторов обычно потребляют от 10 мА до 60 мА тока питания из-за включенных функций температурной компенсации и управления.

На рынке доступно множество типов осцилляторов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Для общих приложений, где точное время не абсолютно критично, вы можете использовать практически любое осцилляторное устройство или схему, которая соответствует требованиям по частоте. Для схем с высокой точностью вы можете рассмотреть более дорогие устройства, такие как MEMS-осцилляторы, которые могут предложить стабильность частоты на уровне долей миллиарда даже в широком температурном диапазоне, однако, будьте готовы заплатить десятки или сотни долларов за каждый осциллятор.

Если вы строите контроллер светодиодов или подобные схемы, которым нужен только микроконтроллер для управления или выполнения кода пользовательского интерфейса, интегрированный RC-генератор предоставит вам все необходимое. Предположим, вы работаете над глубоководным аппаратом, который может точно отслеживать свое положение. В этом случае генератор с устойчивостью всего нескольких частей на миллиард в широком диапазоне температур может быть минимумом, с которым вы можете обойтись. Чем теснее вы хотите интегрировать данные сенсоров, или чем уже полосу вы хотите использовать для радиосвязи, тем более стабильным должен быть ваш генератор. Предположим, вы значительно увеличиваете частоту, например. В этом случае, создавая гигагерцовый сигнал из мегагерцового генератора, вам будет нужен более стабильный генератор, так как любая ошибка будет увеличена.

Хотите узнать больше о том, что такое генератор? Обратитесь к эксперту в Altium.

Altium Designer Free Trial

 

Об авторе

Об авторе

Марк Харрис (Mark Harris) является квалифицированным инженером с более чем 12-летним опытом в различных областях электронной промышленности – от контрактов в области аэрокосмической и оборонной отрасли до небольших стартапов и хобби. До переезда в Великобританию Марк работал в одной из крупнейших исследовательских компаний в Канаде, где каждый день участвовал в различных проектах и решениях задач, связанных с электроникой, механикой и программным обеспечением. Он также опубликовал самую обширную открытую библиотеку компонентов Altium Designer, названную Celestial Database Library. Марк увлекается проектами аппаратного и программного обеспечения с открытым исходным кодом и инновационными решениями повседневных проблем, которые они предлагают. Электроника – его страсть, а наблюдение за тем как изделие из идеи воплощается в реальность и начинает взаимодействовать с миром – источник бесконечного удовольствия.
Вы можете связаться с Марком напрямую: mark@originalcircuit.com.

Связанные ресурсы

Вернуться на главную
Thank you, you are now subscribed to updates.