Generator kwarcowy Piercea

Jesli jesteś początkującym elektronikiem, to tu z pewnością znajdziesz pomoc. Miejsce dobre do dyskusji nad podstawami elektroniki w zakresie teorii i praktyki.
ODPOWIEDZ
solark
-
Posty: 98
Rejestracja: 13 wrz 2011, 16:39
Lokalizacja: Zagórz

Generator kwarcowy Piercea

Post autor: solark » 20 maja 2018, 10:41

Witam Wszystkich

Mam problem z układem jak poniżej
Znalazłem go w książce "Układy Cyfrowe" Pana Piotra Góreckiego
Chodzi o to że nie bardzo rozumiem zasadę działania tego układu.
Rozumiem że Inverter pracuje w paśmie wzmocnienia sygnału czyli na progu przełączania ale nie wiem po co jest np rezystor R2 ?
W książce jest napisane że rezystor R2 zwiększa stabilność generatora bo rezonator kwarcowy pracuje przy mniejszej mocy wzbudzenia (i tego właśnie nie rozumiem).
Nie wiem też co dają kondensatory C1, C2 i jak za pomocą C1 można regulować w niewielkim stopniu częstotliwość.
Czy na przykład jeżeli na jednej okładce rezonatora kwarcowego występuje minimalne napięcie dodatnie to na drugiej okładce rezonatora występuje minimalne napięcie ujemne ( czy jest to zasada pracy rezonatora kwarcowego?).
Bardzo proszę o pomoc
pozdrawiam
Arek
Załączniki
Schemat_10.png
Schemat_10.png (20.44 KiB) Przejrzano 520 razy

Jony130
Moderator
Posty: 3116
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Re: Generator kwarcowy Piercea

Post autor: Jony130 » 20 maja 2018, 15:19

Aby układ generował muszą być spełnione dwa warunki. Warunek fazowy i amplitudowy o których piszę tu
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=78270#p78270

I dla twojego układu bramka wraz z rezystorem R1 tworzy najzwyczajniejszy wzmacniacz.
A reszta układu to selektywny filtr dolnoprzepustowy trzeciego stopnia.

Ponieważ barkami z reguły niską rezystancję wyjściową do układu dodany został rezystor R2 aby zwiększyć tą rezystancje.

I teraz, R2 wraz z C2 tworzą dolnoprzepustowy filtr RC pierwszego rzędu.

Kwarc wraz z C1 tworzą dolnoprzepustowy filtr LC drugiego rzędu (kwarc pracuje tu jako cewka).

I dla częstotliwości dla której przesunięcie fazowe wyniesie -180 stopni układ zacznie generować.
Bo o warunek amplitudowy dba bramka a o warunek fazowy dbają te dwa filtry.

A wartość tych kondensatorów odczytujemy w danych katalogowych danego krawca.
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=95915#p95915
Załączniki
qw.png
qw.png (17.32 KiB) Przejrzano 510 razy

solark
-
Posty: 98
Rejestracja: 13 wrz 2011, 16:39
Lokalizacja: Zagórz

Re: Generator kwarcowy Piercea

Post autor: solark » 21 maja 2018, 9:27

Dziękuję bardzo Jony130 za odpowiedz.
Dzięki Twoim wyjaśnieniom wszystko staje się o wiele prostrze.
Ale mam jeszcze kilka pytań:
Czy filtr dp. RC przesuwa fazę o 90 stopni? i czy filtr LC przesuwa fazę o kolejne 90 stopni?
W ogóle jeżeli mógłbym Ciebie prosić o zamieszczenie linka albo krótkie wyjaśnienie jak obliczyć to przesunięcie fazowe w filtrze RC i jak działa taki filtr dp. LC?
Drugie moje pytanie to dlaczego w tym obwodzie kwarc zachowyje się jak cewka a nie jak obwód RLC zgodnie z wyjaśnieniami w poscie do którego link podałeś?
Dziękuję jeszcze raz Jony130 że się dzielisz swoją wiedzą z nami tutaj na forum
pozdrawiam
Arek

Jony130
Moderator
Posty: 3116
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Re: Generator kwarcowy Piercea

Post autor: Jony130 » 22 maja 2018, 20:33

solark pisze:
21 maja 2018, 9:27
Czy filtr dp. RC przesuwa fazę o 90 stopni? i czy filtr LC przesuwa fazę o kolejne 90 stopni?
Nie, Układ RC tylko w nieskończoności przesuwa o 90 stopni. Dodatkowo sam wzmacniacz morze mieć większe przesunięcie niż te 180 (wpływ pasożytniczych elementów).
solark pisze:
21 maja 2018, 9:27
W ogóle jeżeli mógłbym Ciebie prosić o zamieszczenie linka albo krótkie wyjaśnienie jak obliczyć to przesunięcie fazowe w filtrze RC
Bardzo proszę
http://www.pe.ifd.uni.wroc.pl/Elektronika-W04.pdf (strona 8 )
http://std2.phys.uni.lodz.pl/pracowniae ... enie15.pdf
solark pisze:
21 maja 2018, 9:27
i jak działa taki filtr dp. LC?
Intuicyjnie Sam powinieneś to rozumieć. Przypomnij sobie jak zachowuje się reaktancja indukcyjna XL i reaktancja pojemnościowe Xc w zależności od częstotliwości.

Dla prądu stałego XL = 0; a Xc = 00; I z tego wynika, że całe uwe "przedostaje" się na wyjście.
Za to dla wysokich częstotliwsi XL = 00 a Xc = 0. Czyli żaden sygnał nie "przedostanie się" na wyjście.
I oto mamy filtr dolnoprzepustowy. Widzisz to?

solark pisze:
21 maja 2018, 9:27
Drugie moje pytanie to dlaczego w tym obwodzie kwarc zachowyje się jak cewka a nie jak obwód RLC zgodnie z wyjaśnieniami w poscie do którego link podałeś?
Ale pisałem tam także, że kwarc ma dużą indukcyjność (mH) ( w naszym modelu zastępczym obwodu mechanicznego) i małe pojemności (pF). Dodatkowo w kwarcu wyróżniamy dwa rezonanse, szeregowy (Fs) i równoległy (Fr).
Które praktycznie nachodzą na siebie (bardzo mała jest między nimi różnica).

Poniżej częstotliwości szeregowego rezonansu (Fs) kwarc ma właściwościowi "kondensatora".
Powyżej Fs zachowuje się jak cewka.
A dla częstotliwości równej Fs (szeregowy rezonans), kwarc zachowuje się jak rezystor.

http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 00826a.pdf (rys 14 i 15).

I tak, dla częstotliwościowi Fs, kwarc "wygląda" jak rezystor, czyli razem z C1 tworzy filtr RC który jest w stanie dostarczyć maks 90 stopni przesunięcia. A to jest za mało by układ mógł oscylować.

Poniżej Fs, kwarc ma właściwości kondensatora, czyli razem z C1 tworzą "zwykły" dzielnik napięcia o zerowym przesunięciu fazowym.
Znowu za mało by układ mógł oscylować.

Za to powyżej Fs kwarc "wygląda" jak cewka (indukcyjność) i teraz razem z C1 tworzą filtr LC który jest w stanie dać od 0 do 180 stopni przesunięcia fazowego. Jak widać nasz układ będzie oscylował na częstotliwości znajdującej się pomiędzy Fs a Fr.
Bo tylko wtedy zostaną spełnione dwa warunki niezbędne do generacji.
I właśnie dlatego praktycznie we wszystkich generatorach LC gdzie stosujemy kwarc. Kwarc "robi za" cewkę.

A o rezonansie szeregowym i jaki ma "charakter" dla danej częstotliwości (pojemnościowy/indukcyjny) możesz poczytać tu:
https://elportal.pl/pdf/k01/14_12.pdf (wprowadzenie do rezonansu)
https://elportal.pl/pdf/k01/15_07.pdf ( A tu masz o charakterze strona 3 "Oporność obwodu
rezonansowego")
https://elportal.pl/pdf/k01/16_08.pdf

Jak widzisz temat generatorów "LC" nie jest łatwy ani do analizy ilościowej jak i jakościowej.
http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 00943A.pdf
http://koral.ise.pw.edu.pl/~burd/colp8f.pdf

solark
-
Posty: 98
Rejestracja: 13 wrz 2011, 16:39
Lokalizacja: Zagórz

Re: Generator kwarcowy Piercea

Post autor: solark » 26 maja 2018, 6:03

Schemat_11.png
Schemat_11.png (42.15 KiB) Przejrzano 378 razy
Dziękuję bardzo Jony130 za wyjaśnienia
Mam jeszcze jedno pytanie odnośnie zastosowania generatora kwarcowego w układzie jak poniżej
Chodzi o to że nie rozumiem takiego opisu autora Pana Piotra Góreckiego który napisał że układ 4060 może być sterowany z zewnętrznego generatora i wtedy przebieg trzeba podać na wejście RS pozostawiając końcówki RT i C niepodłączone.
Jak widać końcówka RT jest podłączona i dlatego nie mogę tego układu zrozumieć dlatego proszę o pomoc.

pozdrawiam
Arek

Jony130
Moderator
Posty: 3116
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Re: Generator kwarcowy Piercea

Post autor: Jony130 » 26 maja 2018, 16:08

solark pisze:
26 maja 2018, 6:03
Chodzi o to że nie rozumiem takiego opisu autora Pana Piotra Góreckiego który napisał że układ 4060 może być sterowany z zewnętrznego generatora i wtedy przebieg trzeba podać na wejście RS pozostawiając końcówki RT i C niepodłączone.
A gdzie na tym schemacie który pokazałeś widzisz Zewnętrzny Generator?

ODPOWIEDZ