Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты (2010) (1095867), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В состав л»икросхеь»ы серии 658 входят днодный умножитель частоты (Умн), частотный фильтр и усилитель выходного сигнала СВЧ. В моделях 1525 и ГК176-ТК применена параметрическая термокомпенсация задающих частоту злементов схемы кварцевого генератора (ТСХО), что позволило заметно повысить стабильность частоты. В модели ГК!76-ТК выходной сигнал имеет синусоидальную форму. Модель М210х отличается тем, что в ее состав входят включенные последовательно усилитель входного сигг»ала, Лиодный умножитель частоты высокой кратности, частотный фильтр и управляемый двух- каскадный усилитель выходного сигнала. В состав модели СО231 включена система фазовой синхронизации генератора СВЧ-сигналов с дифференциальными выходными сигналами БАЧОК по базовому кварцевому генератору на заданной частоте.
:Р :Р к 5 с х ю Й й л р„ У Е Г Ф Е ~ а х —. й т Ы ° л Ц ф 3 Е 6 Е. 2,й ,Й ) ,"1 ~Ф ',1 ,Ф ,ф ~1 'ф Е с Ф с 3 ~с, ~~ «'ф~ ( Ц й '-' л„' Ф о д' 3 Р: Я б Х л ~) Я ,с ~~ с~ Ь х Р 3 а. й 1у У Б о ~. ~(— О и ..ю - и с* Г О й Г- а Ф иФ Б Ю о х о С $" о Сс =с =е .В у С с;, ~л Ф Ф Ф % о ~: $ы Я Й л ~с Ю М = с Для сннжсн11я н11кОвьгх з111гчс ний ОООО'1ных сп1.1 грн.1ы1ых сОстан :яю1цих (ПСС) в сигнале 1актового гснс разо!Ра рнл мо,1елсп рап1ыз фирм снабжается встроенной системой расширения спек1ра (СРС) за счет периоднческои частотной модуляции (Бргеас) Ярес!гцгп) ЭП1 позволяет улучшить характеристики электромагнитной совместимости вычислигельных устройств На рис. 2.14 поясняется принцип действия этой системы. Спектральная плопюсть мощности ооычного тактового генератора сосредоточена вблизи средней частоты )~ и ее гармоник.
В побочном высокочастотном излучении компьютера, микропроцессора, монитора или иного тактируемого устройства содержатся пиковые спектральные и временные компоненты, нарушающие нормы электромагнитной совместимости (ЭМС) и позволяющие получить несанкционированный лоссуп к обрабатываемои информации. В такговых генераторах с СРС введены средства внут ренней частотной модуляции по треугольнсьму закону во времени с пеРиодом 1,'Ен и девиацией частоты Л„г БлагодаРЯ этомУ УдаетсЯ Распределить энергию сигнала тактового генераюра по полосе частот в пределах 0,5-. 3 "зо ); и тем самым снизить пиковые значения СПМ нарушающие требования ЭМС.
Так, в генераторах (1884 при средней частоте 12 — 165 МГц можно установить режим качания средней частоты с девиацией от 0,5 ло 4 "."о несушей частоты и с частотой повторения Еи от 18 до 58 кГц. За счет этого пиковые значения СПМ побочных спектральных составляющих снижаются на !2.--16 дБ Расширенный спектр можно располагать симметрично по отношению к исхолному спектру или смешать относитег1ьно него. Допускается выбор параметров закона модуляции частоты. Изготовители тактовых генераюров с функцией СРС выпускают модели для замены установленных ранее генераторов, не имеюших такой функции. Тактовый генератор категории фазосинхронизированных (РСХО), по сушеству.
представляет собой оформленный в виде мпкромодуля непрямой синтезатор частоты. Рассмотрим в качестве примера модель РХ-730 фирмы «тгесггоп !пзсгпайопа!» (17): на рис. 2.15 пока- пм ка с~онрснпл1В сктр Рис. 2.14. Псриваияеская нааулиния частоты тактового генератор» .лгя рвсноирення спелтраг а — - спектр иомоостн, а - гависннос1л сисо оси ог вгинсни Фнч рсзо БМ=.,"„ ГХ-7'*~ ктов4н о ~ енератора ЕХ-7ЗО: в вня лстект«р.
СПЗ скача амн ~снсратор, Кт - ключ Рне. 2.!а Воен>ння внл так- тового генератора РХ-730 чае переводится в ниж- ходом опорнонт тенерас линией задержки на обственного дрожания ц и 0„!2 пс в полосе ь фронта выходного снг, диапазон рабочих темрсбляет ток 100 мА от в герметичном корпусе ичном конструктивном еском корпусе предназмогут иметь высокую енины (до 50008).
Име- '~"'.;~~!е. ЗЛ К ьтрипурнав смна фаюсннаронн знрованно~о та ;-;~',.+ДН -.Дт Д, — леан е"е час мьс т!ФД частотн1 фа ~';.','Н)вхва жн. Ьу — Гуфсрнно уснлнтель, П - ансжннн таьчт: ,"",тФ)нича ее структурная схема, на рис. 2.1б --. ~~".,~фнешний вид. Эта микросхема формирует "==,;;;;-~ва инвертированных выходных колебания "=!~;-'(0(!) и и(!) с логическими уровнями напря- ~~~!ния 1:тУРЕС(. нли (ЛУОМА н с дискре|ными !~;;~щ(ачениями частоты повторения от 125 до В.;",'МО МГц, которые синхронизированы по р1;.":)Разе с внешними опорными колебаниями ~ ~к!ровней 1'уСМО8 или 1:туРЕС), частота ';,,5!вторых может находиться в пределах от ~,':."а9„44 до 850 МГц.
Внешние опорные колебает!ззйя с частотой ниже 19,44 МГц могут быть кт-.(!подключены на вход ТГ, ключ (Кл) в этом слу ~~З(ее положение, а выход и~!) соединяется с в ,'".!!3рра (ОГ ). Подстраиваемый генератор ЧСЯО 'у~1!""'ПАВ отличается сверхнизким уровнем с т5!(1)ронта (0,21 пс в полосе 12 кГц- — 20 МГ ;;',ь~ бО кГц --- 80 МГц); максимальная длнтельност :;;;~'~~да 400 пс: несиммегрия Оц!у Сус)е — 45:55огв ;-;,.
Йератур от — 40 до е 85 "С. Микросхема пот !;",:источника с напряженнем ь3,3 В и размешена ';,~::д:размерами 5 х 7,5 х 2,5 мм Тактовые генераторы выполнпотся в разл ~~;;:,,Фформленни. Миниатюрные модели в кералтич , 'йачены для поверхностного монтажа. Они т.",:;:барочность по отношению к линейным ускор «лся модели лля псчагных плат с о;всрс1«ями лля 4.--8 вью«о,ю« Мо,сли с повьпненной стабильностью частогы илн с расширенными функцнональнььми возможностями ыо1уз выло,шяться в виде ьюлулей с коаксиальными соединителями. Процесс совершенствования тактовых генераторов развивается в направлении миниатюризации изделий и повышения их стойкости по отношению к внешним дестабилизируюгцим факторам В частности, фирмы <ЖТ)гпе», «Ес!1ргекв, «Ъес!гоп 1пгегпайопа1» освоили серииное производство тактовых генераторов по МЭМС-технологии.
Электрические и массогабаритные параметры таких компонентов !частота 10 — 220 Мрц: дрожание фронта менее 1 пс; нестабильность частоты 25 млн, выходные сигналы типа СМ!., РЕС), ЕЧОЯ; диапа. ! зон температур от —. 40 до +85 "С) близки к достигнутым в моделях, выполненных по традиционным технологиям монтажа. В то же время ударостойкость„например, трехчастотной модели ЯТ9103ЕЕ фирмы «ЯТнпев составляет 50 000я. 2.2.5. Генераторы с повышенной стабильностью частоты Для снижения на один или два порядка значения нестабильности частоты автоколебаний кварцевых генераторов в диапазоне рабочих температур применяют дополни тельные меры по повышению добротности, термокомпенсапии и вакуумированию стабилизирующего резонатора, термостатированию всей колебательной системы.
В табл. 2.5 представлены характеристики кварцевых генераторов с препизионной стабильностью частоты, выпускаемых некоторыми фирмами. В состав термокозглелсировавнььг кварцевых генераторов (Тепзрега1цге Сов!го)1ег) Сгуз1а) Озс)1!а)огз — — ТСХО) введены датчик внешней температуры и варикап, автоматически корректирующий частоту колебаний при изменении температуры внешней среды. В свою очередь, температура корпуса контролируется простым элементом типа терм истора.
Выбор угла среза кварца определяет диапазон изменения его резонансной частоты в выбранном температурноьз диапазоне с двумя точками экстремума. Результируюп!ая нестабильность частоты не превышает +1 млн в интервале гемператур от --20 до -,70 'С при ! опорной температуре ~ 25 'С. Для снижения эффекта старения кварца до уровня +! млн !год н +1О млрд /сут используют специальные углы среза кварца, вакуумирование корпуса и!или встроенный стабилизатор напряжения питания. Во многих моделях реализована возможность механической и'или электрической коррекции изменения частоты.
Ряд моделей термокомпенснрованных кварцевых опорных генераторов категории ТСХО выпускается для сложных условий эксплуатации. Например, серия ТС-210 (Х5) производства фирмы «Чесзгоп 1п1егпа1гопа!и 1!7! Удовлсгвсряст трсбшгагюам станда1т1а 81глгцпгЗ В зенеразорах этом сс!7ин обсспе'1пваготся значения выходной чаг:готгл :-', от. 0„5 до 160 Мрц с огносигельной нестабильностью не более ,::,. 'Ю,28 млн в интервале температур ог -40 зо +85 "С.
Микросхема ! ".='раэмещена в корпусе для поверхностного могпажа с размерами .1 -;.'255к29х10 мм; старение частоты не превышает 3,5 млн' за первый ".-год. Выходной сигнал может иметь синусоидальную форму или ', -'уровни Т'П, 1!СМО8, РЕС1.. Осциллограмма выходного сипгала в ': режиме почти синусоидальных колебаний генератора лгТС-4 показана на рис 2.17, Вак)) ггироваггггые кварцевые генераторы (Екасцагсс) М1п1агцге '::Стук!а! Озс!Па1огз — ЕМХО) имеют пониженный уровень старения и ; "чувствительности к давлению и влажности окружающей среды. В ~1 злгерггосигатировгтиных генераторах !Орел Сов!гойей Сгуыа! ::;:;.:Оясй!агогз --- ОСХО) прелусмгпрена автоматическая стабилизация :,'-температуры резонатора и других частотно-задающих элементов при ' изменении температуры внешней среды В кварцевом генераторе категории ЕМХО модели ЕХ-400 исполь'-'!,-.зуется !17! третья механическая гармоника кварца 8С-среза Он : различается слабой чувствительностью к вариациям температуры Зго ; (ТКЧ не более +7,5 10 уоС в интервале от — 40 до +85 сС), згалой '::: чувствительностью к ускорениям (! 1О 78); время дрейфа частоты -9 -7 ,",,'.после включения составляет около 1 мин; старение не более! 1О '!:.,.:за первый год и не более 1 10 за 10 лет; СПМ фазового шума б ::Рпс.
147. Осппллограммв вывозного овевала гермовомпепсврованпого «варпевого ,:;-'генератора молелп Ъ ТС-4 формы .Ъесггоп 1пгегпаиопам на частоте 160 Мгп сос<ав ше< 150 <Б 1 ц прн о<стронме 100 кйц Моле щ К5 11С 2!0) оосс<ю <пвзез <емпе(затур<<у<о нестаонлыюсть часто< ы ие оол<.'с 0,28 млн в интервале температур от 5 ло»55 'С„. старение пе более 4 тц<н за 20 лет; чувствительность к +5":ь-ным вариациям 1 питавшею напряжения не более 0,05 млн; время дрейфа частоты после вклнзчения питания не более 10 мс: допустимы удары н ускорения до 50л; уровень СПМ фазового шума -130 лБ7Гц при отстройке частоты на 1 кГц. В модели ЕХ-400 продолжительность восстановления (Вез!во!1<ва1йзп) значения частоты после выключения и последую<лего включения злектропнтания термостата не превышает 2 мин. -! Модель С4600 отличается низким уровнем старения: +! млрд за сутки, д100 млрд за первый год и !50 млрд за каждый последующий год.
В кварцевых генераторах с предельной термостабильностью применяется двухступенчатое термостатирование (ОоцЫе Отел Сон!го!!с<) С<ума! Оке<Ив<о<в — — РОСХО). В модели С4710 (рис. 2.18) категории ООСХО использован кварцевый резонаюр с БС-срезом модели НС-37Л) на основной частоте 5 МГц, имеющий старение -1 порядка 30 млрд за первый год; СПМ фазового шума составляет 140 дБ 'Гц при отстройках выше 10 кГц, Среди мо <елей кварцевых генераз.оров категории ОСХО имеются микросхемы, обладающие пониженной чувствительностью одновременно к различным внешним факторал<, Например, молель С4700 !171, в которой формируются сигналы синусондальной формы с мощностью +7 дБмВт и частотой от 10 до 40 МГц. функционирует в диапазоне температур от — 40 до з 85 'С с максимальными относительными уходами частоты не более 25 млрд, а наибольшая чувствизельность вариаций частоты к линейным ускорениям по ортогональным осям не превышает 0,2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
