Кварцевый генератор — это кварцевый генератор. Он в основном обеспечивает высокую стабильность частотного сигнала для схемы, что позволяет электронным компонентам работать равномерно. Как это достигается?
1. Принцип работы кварцевого генератора
Оказалось, что традиционный LC-генератор обладает низкой стабильностью, и частоту генерируемого им переменного сигнала легко изменить, поэтому позже в генератор был добавлен специальный компонент — кварцевый кристалл. Кварцевый кристалл способен генерировать сигнал с высокой стабильностью, поэтому такой генератор называется кварцевым генератором. Генератор на основе кристалла называется кварцевым генератором или генератором на кварце.
Кристаллический генератор основан на пьезоэлектрическом эффекте, то есть кристалл деформируется при подаче напряжения на два полюса микросхемы. И наоборот, если внешняя сила деформирует кристалл, металлические пластины на двух полюсах будут генерировать напряжение. Если к кристаллу подать соответствующее переменное напряжение, он вступит в резонанс (резонансная частота зависит от угла наклона скоса кварца и т. д., при этом частота остается постоянной). В кварцевом генераторе используется кристалл, способный преобразовывать электрическую и механическую энергию друг в друга. Работа в резонансном состоянии обеспечивает стабильные и точные одночастотные колебания. В нормальных условиях эксплуатации абсолютная точность частоты обычного кварцевого генератора может достигать 50 частей на миллион.
2. Разница между активным кварцевым генератором и пассивным кварцевым генератором
Кварцевые генераторы подразделяются на активные и пассивные. Они имеют определенные различия в выводах и конструкции генераторов.
Активный кварцевый генератор имеет 4 вывода и представляет собой готовую генераторную схему. Помимо кварцевого кристалла в его составе также имеются транзисторы и резистивно-емкостные элементы. Выбор зависит от конкретной схемы. Если в схеме присутствует тактовая цепь, используйте пассивный генератор. В противном случае используйте пассивный кварцевый генератор. Пассивный кварцевый генератор представляет собой неполярный компонент с 2 выводами. Для генерации сигнала колебаний ему требуется тактовая схема; самостоятельно он колебаться не может.
Активные кварцевые генераторы не требуют использования встроенного генератора DSP, качество сигнала у них хорошее, относительно стабильное, а способ подключения довольно прост (в основном требуется фильтрация источника питания, для чего обычно используется PI-фильтр, состоящий из конденсаторов и индукторов, а также небольшой резистор на выходе; резистор с высоким номиналом может служить для фильтрации сигнала), и не требуется сложной настройки.
Пассивные кварцы требуют использования генератора, встроенного в микросхему DSP. У пассивных кварцев нет проблем с напряжением. Уровень сигнала является переменным, то есть определяется схемой генератора. Один и тот же кварц можно использовать при различных напряжениях. Они доступны для широкого спектра микросхем DSP с разными требованиями к напряжению тактового сигнала и, как правило, стоят дешевле.
Поскольку кварцевый генератор обладает очень хорошей стабильностью частоты и устойчивостью к внешним помехам, он используется для генерации опорной частоты. Точность частоты в цепи регулируется опорной частотой. Сфера применения кварцевых генераторов очень широка, а их уровни качества и точность частоты также значительно различаются. В большинстве источников сигнала (источников колебаний) генераторов сигналов, используемых в системах связи, также применяются кварцевые генераторы. Ключевые слова: сеть 4G, контроллер ввода-вывода
