Кварцевые резонаторы Jauch для IoT-устройств (часть 2)
11 июня 2019
Мы продолжаем статью о применяемости частотных продуктов Jauch для приложений IoT («Интернета вещей»). Рассмотрим ниже таблицу, которая даст ответ на вопрос: из чего складывается общее отклонение частоты кварцевого резонатора. Возьмем для примера SMD резонатор: Q 26,0-JXS32-CL-10/13-T(-30/+85)-FU-WA-LF:
Приведенный выше пример показывает, что ограничения +/-20ppm можно достигнуть, если исключить допуск частоты при 25 C и сдвиг частоты из-за допустимого отклонения /несоответствия емкости нагрузки. Однако отклонения, вызванные «старением» и стабильностью частоты от изменения температуры нельзя компенсировать. Поэтому влияние «старения» кварца должно быть низким в течении срока службы изделия и стабильность частоты в температурном диапазоне должна быть правильно выбрана из вариантов по спецификации резонаторов JXS-WA. Чтобы войти в максимально допустимое отклонение частоты – ознакомьтесь с описанием соответствующего стандарта беспроводной связи. Там должно быть указано приемлемое отклонение. Обратите внимание, что общее допустимое отклонение может зависеть от частоты и полосы пропускания сигнала.
Предотвращение паразитных резонансов
Как уже говорилось, есть еще один важный момент, помимо общей стабильности частоты, на который стоит обратить внимание - предотвращение паразитных частот в радиочастотном диапазоне. Проще говоря, опорный сигнал, подаваемый на микросхему, должен быть чистым и не иметь дополнительных частот или резонансов. Качество и чистота РЧ-сигнала обычно оцениваются с помощью анализа спектра сигнала. Ниже приведены несколько графиков спектрального анализа, которые демонстрируют разницу между РЧ-сигналом, полученным из резонатора Jauch для беспроводных приложений (JXS-WA) и резонатора для стандартных применений. Плохой радиочастотный спектр на частоте 2,4 ГГц, вызванный стандартным резонатором с паразитными резонансами:
Хороший радиочастотный спектр той же схемы с использованием резонатора Jauch для беспроводных приложений:
Плохой опорный частотный спектр стандартного кварца на 26.0MHz:
Хороший опорный частотный спектр с использованием резонатора Jauch для беспроводных приложений на 26.0MHz:
Низкое ESR для хорошего петлевого усиления
Большинство микросхем для обработки беспроводных данных ASIC и SOC используют встроенный инверторный усилитель для возбуждения резонансной петли, построенной из кварцевого резонатора, и двух внешних конденсаторов CL1 и CL2. Эта типичная конфигурация называется конфигурацией Пирса и может содержать дополнительный резистор обратной связи для стабилизации схемы.
Если техническое описание микросхемы содержит информацию о параметрах инверторного усилителя, можно рассчитать параметры построения резонансной контура для необходимого петлевого усиления и
В отрасли управления частотой существует такой термин, как запас усиления (Gm= gain margin) (также часто называемый OSF = коэффициент безопасности колебаний или допуск колебаний). Этот коэффициент должен быть > 5, что обеспечивает надлежащую работу резонансного контура кристалла при любых условиях окружающей среды и изменениях, которые могут возникнуть, если ВЧ схема подвергнется воздействию. Запас усиления имеет обратную зависимость от ESR кварцевого резонатора, шунтирующей емкости кристалла и нагрузочной емкости CL (в данном случае состоит из CL1 и CL2). В малогабаритных кварцевых резонаторах Jauch для беспроводных приложений, таких как: JXS32, JXS22 и JXS21, типичное значение C0 составляет менее 1,3 пФ. Вот почему Gm в основном зависит от ESR и выбора емкости нагрузки CL. Благодаря оптимизированной конструкции резонатора и обработке кристалла, Jauch может предложить серию кристаллов JXS-WA на стандартных радиочастотах с самыми низкими значениями ESR. Это обеспечивает необходимый запас усиления Gm и низкое энергопотребление для надежной работы Вашей радиочастотной схемы.
Суммируя основные характеристики серии Jauch JXS-WA для беспроводных приложений
• Доступны основные частоты для радиочастотных микросхем • Низкий допуск по частоте • Высокая стабильность частоты в диапазоне рабочих температур • Низкий уход частоты при «старении» • Оптимизированная конструкция резонаторов для уменьшения паразитных режимов • Низкое последовательное сопротивление (ESR) для лучшего запаса усиления и низкого энергопотребления
Производители: