Ansen kvarckristályok és kristályoszcillátorok

A különböző alkalmazásokhoz szükséges frekvenciastabilitás

A nagyob adatátviteli sebesség és a rádióspektrum hatékonyabb felhasználását érintő egyre inkább növekvő igények miatt a frekvenciastabilitásra vonatkozó követelmények is nőnek. Például a mobiltelefonok bázisállomása 50ppb (part per billion) pontosságot igényel.

Oszcillátorok mikrokontrollerekben

A mikrokontrollerek manapság gyárilag beépített és kalibrált RC oszcillátorokkal rendelkeznek, valamint oszcillátorokkal külső kvarckristályokhoz, vagy kerámia rezonátorrokhoz.

Belső RC oszcillátor

A modern mikrokontrollerekben található 16MHz-es belső RC oszcillátor, mint például a STM32L4 sorozat, gyárilag kalibrált és pontossága -2% és 1.5% közötti érték -40 és 85°C közötti hőmérséklet-tartományban. A frekvencia fokozatos változása az idő függvényében nincs meghatározva.

Oszcillátor kerámia rezonátorral

● Kerámia rezonátor: 12MHz, 3,2x1,3x0,7mm, Murata CSTNE12M0GH5L000R0
● Üzemi hőmérséklet-tartomány: -40...85°C
● Frekvencia-tolerancia 25°C mellett: ±0.07%=±700ppm
● Frekvenciastabilitás a környezeti hőmérséklet-tartományban: ±0.11%=±1100ppm
● Öregedés: ±0.07%/10 év / 25°C

Teljes frekvencia-eltérés 10 év után: 700ppm+1100ppm+700ppm=2500ppm

Oszcillátor kristállyal

● Hagyományos Ansen kristály: 12MHz, 3.2x2.5x0.75mm: ASX3F-12M-FE180E5
● Üzemi hőmérséklet-tartomány: -40...85°C
● Frekvencia-tolerancia 25°C mellett: ±30ppm
● Frekvenciastabilitás a környezeti hőmérséklet-tartományban: ±30ppm
● Öregedés: ±3ppm/év

Teljes frekvencia-eltérés 10 év után: 30ppm+30ppm+30ppm=90ppm

A kristályoszcillátor nyújtja a legjobb pontosságot. A standard kristályoszcillátor (XO) gyakorlati határértéke ±10ppm beleértve a frekvencia-toleranciát 25°C-nál, frekvenciastabilitást üzemi hőmérsékleten, tápfeszültség ingadozást és az ütések és rezgések váltakozó értékét, valamint az első év öregedést.

A kristály főbb paraméterei

Névleges frekvencia és terhelési kapacitás (CL)

A leginkább elterjedt topológia a Pierce- oszcillátor. A kristály induktorként működik.

A terhelési kapacitás CL párhuzamos rezonancia áramkört zárt be. A CL értéket a kristály gyártója határozza meg. Ahhoz, hogy a frekvencia pontos legyen, az oszcillátor áramkörének ugyanakkora terhelhetőséggel kell rendelkeznie, mint amilyenre a kristály be volt állítva.

Ekvivalens soros ellenállás (ESR)

A visszacsatoló ellenállás a logikai CMOS-kaput (invertert) lineáris erősítővé alakítja át Gm=-di/du meredekséggel, így az az erősítő kimenőárama arányos a bemeneti feszültséggel.

Az erősítőnek megfelelő meredekséggel kell rendelkeznie, hogy kompenzálja az oszcillációs hurok veszteségeit (ESR és a CL1, CL2 és a GND-hez vezető vezeték parazita kapacitása), és energiát biztosítson az oszcilláció beindításához. A Gm érték a MHz tartományú kristályok esetében mA/V nagyságrendű, a 32,768KHz kristályoknál pedig uA/V értéket ér el.

A megbízható működés érdekében Gm > 5gm_crit ajánlott.

gm_crit = 4*ESR*(2πF)^2*(C0 + CL)^2, ahol

● ESR – ekvivalens soros ellenállás
● C0 – a kristály saját kapacitása
● CL – névleges terhelési kapacitás.
● F névleges frekvencia

Gerjesztési szint

Az ajánlott vagy maximális gerjesztési szintet a kristálygyártó határozza meg, általában uW-ban. Ezen érték túllépése lerövidítheti a kristály élettartamát vagy a túlzott mechanikai rezgés következtében, károsíthatja azt. Az Ansen a 100uW-os gerjesztési szintet ajánlja. Az alacsonyabb szint megakadályozhatja az oszcillációt, a magasabb szint növeli a kristályok rezonanciafrekvenciáját az AT vágással.

További információkat az alábbi dokumentumokban találhat: STM AN2867 és John R. Vig - Quartz Crystal Resonators and Oscillators for Frequency Control and Timing Applications - Tutorial.

Miért döntöttünk az Ansen mellett?

Az Ansen a frekvenciaszabályozó termékek vezető gyártója. Ajánlatukban megtalálhatók kvarckristályok, kristályoszcillátorok és kerámia rezonátorok. A folyamatos technológiai áttörés és a nagy pontosságú gyártási technológia révén az Ansen termékeket nemcsak a fogyasztói elektronikai és ipari szektorokban alkalmazzák, hanem az autóiparban is.

Az Ansen kínálata:
1. A nemzetközi ISO 9001, ISO 14001 és IECQ QC 080000 szabványoknak megfelelő irányítási rendszer
2. kiváló megbízhatóság, forraszthatóság, hőmérséklet-hiszterézis, rezgés és ütésállóság
3. alacsony öregedési szint és kiterjesztett hőmérséklet-tartomány
4. nagy pontosságú gyártási technológia
5. az AEC-Q200 szabványnak megfelelő autóipari termékek

Raktárkészletünket 40 Ansen kristállya bővítettük HC-49/US (SMD és TH változatok) és 3.2x2.5mm SMD tokozásban. Ajánlatunkat az Önök igényeihez igazítva fokozatosan bővíteni fogjuk. 

A kristályok árai az online áruházunkba történő bejelentkezést követően válnak láthatóvá.

Az Ansen termékekkel kapcsolatos további információkért kérjük, lépjen kapcsolatba velünk az ansen@soselectronic.com