14 февруари 2023 l ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ електроника per million), което е удобна мерна единица за сравнение между различни типове осцилатори. Колко добър е часовник с 1% (10 000 ppm) отклонение? 24 часа х 60 минути х 60 секунди = 86 400 секунди на ден, а 1% e 864 секунди, което прави грешка 14,4 минути на ден! Обикновените кристални резонатори, използвани при микроконтролерите, типично имат отклонение от 100 ppm (което прави около 8,64 секунди на ден. Обикновените часовникови генератори имат отклонение от около 20 ppm (ако печатната платка е проектирана добре), което прави 1,73 секунди на ден, или приблизително под 1 минута на месец. Друг проблем за кварцовите и силициевите резонатори е температурата. Нейната промяна води до изменение на генерираната честота. Затова съществуват OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator), или осцилатори, които се подгряват и поддържат в резонатора определена работна температура. Разбира се, това увеличава консумацията. OCXO имат типична грешка от 1 ppb (ppb – part per billion) или 86,4 микросекунди за ден. За да загуби една секунда, на такъв осцилатор са му необходими 32,4 години! Рубидиевият осцилатор има грешка от 0,001 ppb. Той губи 86,4 наносекунди на ден, което прави една загубена секунда на 32 384 години. Цезиевият резонатор има грешка от 0,0001 ppb или 8,64 наносекунди за ден, и ще загуби една секунда за 322 844 години. Така нареченият цезиев фонтан (caesium fountain) е още по-точен и губи една секунда за 32 384 400 години! Примерно сравнение на различните видове резонатори и осцилатори (без атомните часовници) може да се види в Таблица 2. Основни типове и характеристики Резонаторите са елементи, които при свързване в подходяща електронна схема могат да генерират електрически сигнал реално с еднаединствена честота fnom, представляваща основния им параметър. Обикновено в каталозите се предлага серия от резонатори с честоти в определен обхват, с изключение на предвидените за часовници поради международно утвърдената fnom=32 768 Hz. Производственият толеранс на честотата (Frequency Tolerance) ftol или ∆F/F, ppm, обикновено е в сила при температура 25°С. Зависимостта на честотата от температурата се оценява чрез температурната стабилност (Temperature Stability) TC, показваща с колко ppm се променя fnom в работния температурен обхват. Кварцовите резонатори (Crystal Resonator) независимо че като принцип са твърде стари (първият е от 1921 г.), продължават да са широко използвани. Керамичните резонатори (Ceramic Resonator) се реализират върху пиезоелектрична керамика, в която възникват механични трептения, както в кварцовите резонатори. Аналогични са честотната зависимост на импеданса им и еквивалентната схема, което води и до същите схеми на свързване. Символичното означение, дългият експлоатационен срок и малката промяна на параметрите през него (Long-Term Stability – типично около ±0,5% на fnom за 10 години) отново са както при кварцовите резонатори. Цената е по-ниска за сметка на по-големите ftol и ТС, които все пак остават значително по-малки от тези на най-добрите LC трептящи кръгове.
RkJQdWJsaXNoZXIy Mzc3Mjk=