9zip.ru - технологии для людей
Какой должна быть амплитуда кварцевого генератора, если им тактировать AVR микроконтроллер? Меня смущает, что она всего 0,6В на выходе генератора.

2 года назад | Василий | Вопросы / Схемы - электронные самоделки радиолюбителей

Ответ
Длина текста:
введите это число
сначала новые
1 год назад

Делается частотомер, ставится хороший опорный кварц, либо термостатированный кварц, либо термостатированный/термокомпенсированный генератор. Затем этот частотомер (а на самом деле - его генератор) нужно откалибровть. Для этого можно взять GPS-модуль, он может выдавать по запросу оооооочень точную частоту, от 1 Гц. По этой частоте калибруете опорный генератор, подкручивая подстроечный конденсатор: когда частота на экране будет точно такая, на какую запрограммирован GPS-модуль, то калибровка закончена. Кстати, этот модуль можно встроить прямо в частотомер и периодически проверять. Это довольно простая конструкция, несмотря на кажущуюся сложность. Если нужно, могу сделать вам такую.
1 год назад

Считать не сам таймер, а количество его переполнений, ну и остаток в таймере прибавить в конце. Это ж почти 4,2 млн условных тактов. Какая точность должна быть!
1 год назад

Тогда нужен таймер с большой разрядностью. 16 битный даст цифру только до 65535. Это мало.
1 год назад

Вешаем прерывание на измеряемый вход, инициируем таймер. По первому прерыванию запускаем таймер, по второму прерыванию останавливаем его. Считаем, сколько натикал таймер. Вот и весь обратный отсчёт.
1 год назад

Ну и ещё вдогон.
У нас получилась точность до трёх сотых долей герца при времени измерения в 1 секунду. Если вдруг нужно больше (куда вам ещё?) то добавляем ещё делитель например на 10 и получаем время измерения в 10 секунд, но зато частота будет измеряться до тысячных долей герца. До трёх, если честно, но всё-таки тысячных. То есть до 32768.000 герц.
И это на простой ардуинке. Если ваш микроконтроллер может измерить интервал не микросекундами а меньше, то точность будет ещё выше.
1 год назад

Продолжу. Теперь представим, что у нас получился не миллион импульсов а 1000001. Лишний один импульсик сосчитался. Ага, значит частота уже другая! Считаем.
1000001 умножить на 1 микросекунду равно 1.000001 секунды. Это длительность импульса на входе микроконтроллера в секундах. Почти такая же. Считаем дальше. Обратная будет 0.999999 и ещё куча нулей и девяток. Это частота на входе микроконтроллера. Уже как бы и что-то не то как раньше, правда? Так какая же была частота на входе счётчика? Умножаем эту девяточную ересь на 32768 и получаем 32767.967 (ну, округляем до третьего знака). Это та самая частота при которой ваш частотомер переключится на другое значение.
Точность - до 0.033 Гц. Скорость счёта - одно измерение в секунду. Так вас устроит?
1 год назад

Дополню. Если частоту 32768 разделить на 32768 двоичным счётчиком вы получите импульсы в 1 Гц. Замеряем длительность этих импульсов с точностью до микросекунды (pulseIn). Получим 1 миллион. Теперь можно узнать, какая же там была частота. Умножаем миллион импульсов на 1 микросекунду каждого импульса и получим общее время входного импульса в секундах. Одна. Теперь считаем частоту. Обратная от 1 секунды (1/1сек) будет тоже 1. То есть 1 Гц. Это мы узнали частоту на входе микроконтроллера. Но у нас есть ещё делитель на 32768. Умножаем его коэффициент на эту частоту (1 Гц) и получаем число 32768. Вот мы и измерили входную частоту, ура!
1 год назад

Да сколько угодно. В той же ардуине есть два способа - через библиотеку FreqCount, как я уже говорил. Она работает по принципу классического частотомера измеряя кол-во импульсов на входе в течении заданного интервала. И есть функция pulseIn которая измеряет длительность единицы и нуля на входе в микросекундах. Вот вам и обратный счёт.
Но если вам нужно замерить частоту 32768 Гц с высокой точностью то шага дискретизации в микросекунду будет мало. У вас длительность всего такта по входу составит только 30.5 микросекунд. То есть точность получится плюс-минус 3 процента. В таком случае ставится дополнительный делитель частоты по входу который увеличивает длительность входных импульса и паузы, тем самым увеличивая точность.
Разделите 32768 на 10 - получите точность уже в 0.3 процента. Ещё на 10 - 0.03 и так до бесконечности.
Ставьте двоичный делитель на 32768. Тогда импульсы будут в 1 секунду и точность получится в одну миллионную.
1 год назад

На низких частотах повысить точность можно, применив метод обратного счёта. То есть считать не сколько импульсов прошло за секунду, а сколько условных тактов прошло за период измеряемого сигнала. Правда я не видел таких реализаций.
1 год назад

Например, мы измеряем частоту 32768 Гц в течение 1 секунды. То есть мы можем измерить только 32767 она или 32768 или 32769, в этом диапазоне. А что нужно сделать, чтобы повысить точность? Увеличить время измерения до 10 секунд? Чтобы, например, ещё десятые доли захватить наподобие 32768,0 Гц.
1 год назад

Точность измерения будет зависеть от того, насколько точно ваш секундный интервал соответствует собственно секунде. Если он вместо одной секунды будет равен 1.000001 то точность измерения составит 1ppm.
1 год назад

Количество импульсов пришедших на вход за одну секунду равно частоте этих импульсов.
1 год назад

При измерении в течение 1 секунды точность будет 1 Гц?
1 год назад

Блин, склероз проклятый, уменьшил интервал, а не увеличил! Вместо 200 мс ставил всего 25.
(Отдых нужен, срочно...)
1 год назад

Из своего опыта - делал цифровые шкалы на Arduino Nano. Использовал библиотеку FreqCount. Так для неё при инициализации устанавливается длительность счётного интервала в миллисекундах. На родной пьезокерамике на 8 МГц уход частоты при прогреве платы был где-то на -300 ppm. Поставил вакуумированный кварц на 1 МГц в стеклянной колбе и увеличил интервал в восемь раз. Ухода при прогреве не стало, а измеряемые значения остались те же.
Ps. Atmega328 по входу таймера T1 тянет до 11 МГц при питании от 5 вольт. Потом таймер начинает сбиваться. Даже с учётом разных экземпляров до 10 МГц на ардуине можно мерить напрямую без предделителя.
1 год назад

Ну, не знаю...
Интервал в оду секунду можно получить практически от любого кварца. Какая бы частота у него не была на 1 разделить можно всегда. Вот если вам нужно чтобы частотомер показывал частоту в реальном времени, обновляясь несколько раз в секунду, то тогда уже не каждый кварц подойдёт. А интервал в секунду и больше можно получить от любой частоты.
Даже если у вас и получится дробное значение, которое вы не сможете нацело разделить, то у вас есть мощный микроконтроллер, который вполне может в нецелые числа с плавающей запятой. Если при этом и получится какая-то погрешность то она по любому будет меньше погрешности установки частоты кварца.
1 год назад

Некратное значение не поделить так, чтобы получилось ровное, наподобие 0,8 секунд. Там надо наверное играть с таймером (инициировать его определённым значением), чтобы подогнать. Формул лично я не видел.
1 год назад

Интересный тут у вас проект. А действительно, какая разница за какое время считать переполнения счётчика? Просто выбрать любой интервал при котором будет нужная точность а потом результат подогнать под нормальные секунды.
Например у вас счётный интервал из-за нестандартной частоты кварца получился не 1 секунда, а 0.8 секунды. Считаем переполнения за это время и умножаем на 1.25. Получим цифру как за секунду. В чём проблема?
1 год назад

Не, там другой принцип. Частота увеличивает счётчик, считается количество его переполнений за единицу времени.
1 год назад

Зачем нацело? Главное получить цифры - длительность импульса и паузы сигнала по входу, а потом просто поделить с нужным коэффициентом и будет вам частота. Даже если таймер будет считать дробными долями микросекунд конечный результат легко пересчитать на целые значения.
1 год назад

Тоже собираюсь делать частотомер, но мне нужно мерять довольно невысокую частоту, а именно 32,768 кГц. Прочитал ваши советы, думаю начать с того, чтобы взять хороший стеклянный резонатор. Калибровать думаю по хорошему часовому кварцу, где-то у меня была парочка таких, снятых с промышленного оборудования.

Для микроконтроллера ведь подойдёт не любой резонатор, там должна как-то нацело поделиться частота на разрядность таймера или типа того.
1 год назад

Если моменты переключения никуда не сдвинутся за 10 дней то это даст точность установки частоты кварца в одну миллионную. Это максимум для самодельной схемы без термостатирования. Да, и кварц должен быть очень качественным. Металл и малогабаритки не подойдут, только большой и в стекле.
1 год назад

Насчёт калибровки. Где-то на этом сайте в комментариях уже упоминался такой способ.
Ставите на микроконтроллер точный и хороший кварц и загружаете программу мигания светодиода. Кнопкой сброса синхронизируете моменты переключения светодиода микроконтроллера и секунд в каких-нибудь точных электронных часах. Можно через интернет посмотреть точное время. Затем оставляете микроконтроллер включенным на несколько дней, пусть мигает. По истечении какого-то времени снова сравниваете моменты переключения секунд и светодиода. Что куда уйдёт, то и определит неточность частоты установки кварца.
Долго, но очень точно.
1 год назад

Реально, конечно. Просто нужна точная и стабильная опорная частота, а микроконтроллер всего лишь подсчитывает количество импульсов пришедших на вход за интервал, который и определяется за счёт этой опорной частоты. Ну или измеряет длину входных импульсов опять же в единицах времени, которые и зависят только от опорника. То есть качество самого микроконтроллера роли никакой не играет.
1 год назад

А на микроконтроллере вообще реально собрать хороший частотмер? И присоединяюсь к вопросу о том, как его калибровать. Говорят, что хорошая стабильность частоты у кварцевых генераторов для GPS.
1 год назад

Мало, даже 25ppm это очень плохая стабильность для частотомера. Это погрешность по входу на 2.5 кГц при входной частоте в 100 МГц. То есть частотомер будет считать с точностью до 10 кГц, если не извращаться с дробными счётными интервалами.
Ставьте просто обычный стеклянный кварц на сам микроконтроллер. При точной настройке он даст погрешность примерно в 10 раз меньшую, до 1 кГц врать не будет.
1 год назад

В Nokia 3310 есть TCO-9131H на 26 МГц.
1 год назад

Если TXC - это производитель, то левые похожи на QTM750, то у них по даташиту Frequency Stability (Fstab) ±50ppm, ±25ppm

Правые - возможно, серия AX
Frequency Tolerance ±30ppm
Frequency Stability ±50ppm max
1 год назад

Вот такие?

[img:6t6ZVc1/image/png]

У левых 4 контакта, написано TXC. У правых 2 контакта, написано почему-то тоже TXC. Отдельный самый правый имеет 3 контакта. Как бы определить модели, чтобы найти даташиты.
2 года назад

В генераторе на фото? Откуда, там всего 2, максимум 3 транзистора. Просто генератор и буфер. В компах нужна точность только для часов, для этого на материнках есть часовой кварц. А частоты проца и шин могут быть с большим разбросом, на работу компа это не влияет. У этих модулей по паспорту уход частоты 100 ppm, это 10в-4. Такую же стабильность имеет просто хороший LC контур. Этого очень мало для высокоточного частотомера.
Нормальные такие модули можно найти на платах от раций или старых мобильников. Мелкие SMD прямоугольнички с золочёными бортиком и контактами. Обычно были на 26 и 13 МГц. У них уход 20в-6, это даст погрешность измерения на частоте 100 МГц в плюс-минус 200 Гц. То есть ваш частотомер сможет на таких частотах без ошибок измерять сигнал с точностью до 1 кГц. Для домашних самоделок этого более чем достаточно.
2 года назад

Я думал, может там есть термокомпенсация, то есть подстройка частоты в зависимости от температуры.
2 года назад

Ещё добавлю. По личному опыту изготовления частотомеров и цифровых шкал могу сказать что верить рекламе импортных кварцев и генераторов про суперстабильную частоту не стоит. Врут напропалую, буржуи. Стабильность частоты старого доброго советского кварца в стеклянном вакуумированном корпусе намного лучше чем у любого импортного девайса.
Ещё неплохо себя ведут кварцы от часов на 32768 Гц. Но к сожалению простыми методами от них можно получить только измерительные интервалы кратные секунде. То есть ваш частотомер будет выдавать результат максимум раз в секунду, не чаще.
2 года назад

Нет конечно. Обычная трёхточка с буфером на выходе. Единственно только все детали подобраны так чтобы температурная стабильность была хорошей. Но всё равно частота будет уходить от прогрева.
Термостатированный генератор стоял в старом советском приёмнике Р-250. В теплоизолированном кожухе был смонтирован кварцевый генератор на 100 кГц и нихромовый нагреватель. Вся конструкция разогревалась до 50-60 градусов и затем температура стабилизировалась. Это исключало уход частоты генератора от изменения внешней температуры. Оставался только уход от старения деталей, но он был очень медленным и легко компенсировался при плановой поверке приёмника.
В радиолюбительских журналах 80-х годов было довольно много схем подобных генераторов со стабилизацией нагревом. Максимальная относительная стабильность частоты подобных извращений была на уровне 10в-6. То есть частотомер с таким опорным генератором на входной частоте 1 МГц врал всего на 1 Гц. На 100 МГц - 100 Гц. Это предел, лучше не будет ника
2 года назад

Подскажите, а вот такие генераторы тоже термостабилизированные? Раньше стояли на старых материнских платах типа 286.

https://9zip.ru/pictures/kvarcevyj_generator_42mhz.jpg
2 года назад

Как будете калибровать частотомер? :)
2 года назад

Ваш транзистор не будет постоянно работать в режиме насыщения! Он всего лишь кратковременно туда залезет на пиках входного сигнала и только. Это обычный усилительный каскад, только работающий в перегрузке по усилению. Проблема состоит в том, что попав в режим насыщения транзистор будет очень долго из него выходить. Это заморочки из квантовой физики, рекомбинация зарядов и тому подобная фигня. Суть в том что полупроводники, диоды и транзисторы, будучи в открытом состоянии протекающим прямым током не могут сразу закрыться если ток резко изменился. То есть ваш транзистор не сможет моментально выйти из насыщенного состояния и какое-то время будет оставаться открытым. При входной частоте в 10 МГц время полуволны будет составлять всего 50 нс. Если время выхода транзистора из насыщения будет больше то он просто не успеет войти обратно в нормальный режим работы к началу следующего периода.
Вот поэтому и надо применять быстрые транзисторы.
2 года назад

Рабочая точка в области насыщения:

[img:CHd0KLT/image/png]
2 года назад

Если резистор в коллекторе будет 330 Ом, то максимальный ток коллектора составит всего 15 мА. Максимальная мощность на транзисторе будет 0.02 Вт. Ясен пень что ни о каком перегреве и речи нет и быть не может.
Насчёт насыщения. Да, это режим работы при котором напруга на коллекторе меньше чем на базе. Это получится если транзистор полностью откроется входным сигналом и напряжение на коллекторе опустится ниже 0.6 вольт. Такое может произойти при любом входном напряжении если усиление каскада достаточно большое. Просто мы загоняем транзистор в режим двухстороннего ограничения сигнала для как можно более крутых фронта и спада импульса. При этом транзистор входит в режим насыщения и именно поэтому он и должен быть особо шустрым.
Резистор в базу вам придётся подбирать по напряжению на коллекторе. Расчёт есть, но нужно знать точное значение коэффициента передачи тока именно этого экземпляра транзистора. Проще будет подобрать.
2 года назад

Не перегреется, если ток коллектора не превышать.
2 года назад

А транзистор не перегреется в таком режиме, когда без сигнала на коллекторе половина напряжения питания?
2 года назад

Почитал про расчёт транзистора в режиме насыщения, но не понял, как это применить в подобном применении, то есть со входным сигналом.
Чтобы перевести NPN транзистор в режим насыщения, UБ должно быть выше, чем UК и UЭ.
2 года назад

В схеме, из которой они выпаяны, смещение было 1.5, 2.5 и 10 кОм, но вряд ли они там работали в режиме насыщения, это был блок радиоканала телевизора.
2 года назад

Да, можно поставить. Какой примерно резистор для смещения базы для BF979 при 5 вольтах питания?

Collector-base voltage VCBO 20V
Collector-emitter voltage VCEO 20V
Emitter-base voltage VEBO 3V
Collector current IC 50mA
2 года назад

А если его там нет? Ставьте на всякий случай, хуже он не сделает.
2 года назад

Спасибо! Конденсатор в генераторе должен быть встроен.
2 года назад

Можно. Только нужно "перевернуть" каскад. Вообще любой транзистор может работать в насыщенном режиме, просто такие данные по времени рассасывания неосновных носителей пишут только для специально разработанных для такого применения транзисторов. Если данных нет то ориентировочно можно принять что транзистор может переключаться в насыщении на частоте в 20 раз меньшей предельной. У BF979 это будет примерно 70 МГц, для вашего частотомера более чем достаточно.
Эмиттер на плюс, коллектор на вход микроконтроллера и через резистор 330-470 ом на землю. Резистор смещения с базы на коллектор придётся подбирать так чтобы без сигнала напряжение на коллекторе было равно половине напряжения питания. Частоту 10 МГц от опорного генератора нужно подать на базу через конденсатор в 100 пФ для развязки по постоянному току.
Нужен ещё блокировочный конденсатор по питанию в 0.1 мкФ как можно ближе к каскаду.
2 года назад

А pnp транзистор можно применить? Есть BF979, пишут, что высокочастотный, но Turn-off time в даташите не указан.
2 года назад

В частотомеры всегда ставят стекляшки. В самодельные и заводские, везде стекло было. Это только с появлением схем на микроконтроллерах забили на точность опорного кварца. Все эти частотомеры и шкалы на МК со своим кварцем просто показометры с точностью примерно 10в-4. То есть при измерении частоты в 1 МГц оно будет врать на 100 Гц. Если к микроконтроллеру припаять стеклянный кварц и настроить его поточнее, то получите погрешность 10в-5. Это плюс-минус 10 Гц на 1 МГц входной.
Если вам нужна большая точность, то ставьте внешний генератор, лучше термостатированный на 50-60 градусов. Тогда в теории вы сможете получить точность 10в-6. Это предел для схем которые можно собрать в домашних условиях.
2 года назад

То есть можно ставить в частотомер и будет приличная точность?
2 года назад

Вакуум лучше. В стеклянных откачка и контроль были на уровне радиоламп а металлические откачивали "на отвали" и запаивали дырку простым припоем. Ну а если без юмора то в целом добротность резонаторов в стеклянном корпусе намного выше любых других. Следовательно у них более точные установка и удержание частоты, меньший дрейф, большая температурная стабильность. Да и допустимая мощность тоже выше.
2 года назад

Чем стеклянные резонаторы лучше металлических? Металлические не вакуумируются?
2 года назад

Вполне подойдёт. В коллектор 470 ом, с базы нужно подбирать по половине напряжения, по входу 100 пф разделительный.
2 года назад

Может быть 2N2369 подойдёт (если не смогу найти КТ316)?
Fast switching devices exhibiting short turn-off and low saturation voltage characteristics.
2N2369/A are NPN Silicon High Speed Saturated Switching, Transistors With Low Powerand High Speed Switching Applications.
ton < 12nS
toff < 15nS
2 года назад

2N3904 не успеет переключиться в насыщенном режиме на частоте 10 МГц. Он сможет усилить сигнал но не даст резких фронта и спада. Микроконтроллеру нужно чтобы скорость нарастания и спада сигнала была минимальной иначе будет шум на переходе от 0 к 1. То есть формирователь должен работать только в насыщении. 2N3904 не успеет.
Можно попробовать S9018 он хотя и не предназначен для такой работы но достаточно шустрый чтобы переключаться на таких частотах.
2 года назад

2N3904, в коллекторе резистор 1к на +5В, с базы на коллектор - 68к. Эмиттер на массу, с коллектора выход.
2 года назад

Попробуйте выставить фьюзы, как для кварцевого резонатора, но к XTAL1 подключить TCXO. Есть вероятность, что будет работать, но не обещаю, нужно проверять.
2 года назад

К микроконтроллеру вполне подходят вакуумированные кварцы с точностью 10 в -6. Генератор там, конечно, так себе но суммарно точность +- 10 Гц на входной частоте в 1 МГц можно получить и от самого микроконтроллера.
Для формирователя на транзисторе нужен очень быстрый транзистор, с малым временем спада импульса при выходе из насыщения. На 10 МГц это время (Turn-off time в даташитах) должно быть не более 50 нс, а лучше меньше.
У меня на 10 МГц в каскаде формирователя с насыщением очень хорошо работал старый советский КТ316. У него это время всего 10 нс, в переключающем режиме у меня работал до 15 МГц и только потом начинал глючить. У большинства современных транзисторов это время около 100-500 нс, они тут непригодны.
2 года назад

Спасибо! А какой транзистор порекомендуете? Частота генератора - 10МГц.
Для чего я всё это затеял: хочу собрать точный частотомер на AVR, для этого микроконтроллер будет тактироваться внешним термокомпенсированным генератором.
2 года назад

верно, близкая к ттл уровням. в идеале от 0 и до уровня питания. если у вас всего 0.6 вольт то нужно ставить транзисторный каскад, он даст максимальный размах сигнала.
2 года назад

Близкая к TTL - 4 вольта. Поэтому нужно ставить формирователь.


Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты
Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и ретро электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети, компьютеры и программы Категория свободна Инструкции


Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета - в одном месте!

 5.9 USB программатор для микроконтроллеров AT89C на ...
 23.8 VTTC на 1с38а
 17.8 Часы на основе К176ИЕ12 адаптированные для работы ...

Задай вопрос радиолюбителям!


17.9 На плёночном конденсаторе такая маркировка: FL ...
1
28.8 Электродвигатель ЭГД-4 от советского проигрывателя ...
2
25.8 Я купил новые аккумуляторы 18650. Установил их в ...
4