Кварцевый генератор TТ32 от компании CTS Corporation с температурной компенсацией ухода частоты

10 Окт 2018

Скачать статью в PDF

---

Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №2 2018

В статье рассмотрен новый кварцевый генератор от CTS Corporation (CTS) с температурной компенсацией ухода частоты ТТ32 [1], о выпуске которого компания объявила в апреле. Американский концерн CTS является одним из ведущих мировых производителей датчиков, активаторов, синхронизирующих схем, переключателей, потенциометров, пьезоэлектрических изделий, подложек для микросхем и других электронных компонентов

Новый генератор TCXO TT32, рассчитанный на частоту 32,768 кГц, предназначен для высоко-точной синхронизации опорных сигналов устройств, работающих в режиме реального времени (Real Time Clock, RTC). Данная модель обеспечивает стабильность выходной частоты ±5 ppm в диапазоне температур –40…+85   °C. Габаритные размеры устройства составляют 3,28×2,5 мм.

Генератор TT32 может эксплуатироваться в спящем режиме. Он имеет ток потребления всего 1,5 мкА при напряжении питания 3,3 В. Другой его особенностью является возможность работы с различными напряжениями питания: 1,8 В, 2,5 В, 3 В, 3,3 В. Кроме того, в модели ТТ32 реализована функция удаленного включения и выключения. Отмеченные характеристики говорят о том, что новый генератор является оптимальным источником опорных сигналов для устройств с батарейным питанием — например, таких как маломощные специализированные микросхемы FPGA, различного рода микроконтроллеры и другие аналогичные устройства.

Можно выделить класс интенсивно развивающихся направлений, в которых необходима точная синхронизация по времени: начиная от последовательности выполнения операций на сверхвысоких частотах и заканчивая вызовами из спящего режима точно по расписанию устройств, находящихся в энергосберегающих режимах в течение долгого времени. В качестве примера можно привести такие системы RTC, как высокоскоростные автоматизированные производственные линии и автономные космические межпланетные станции. В промежутках между этими крайностями находится достаточно много перечисленных ниже применений, в которых могут быть задействованы TCXO ТТ32.

Возможные области использования кварцевого термокомпенсированного генератора TT32:

• опорная синхронизация различных систем реального времени (RTC);
• высокоскоростные автоматизированные промышленные линии;
• разветвленные промышленные сети М2М;
• специализированные микросхемы FPGA и микроконтроллеры с батарейным питанием;
• контроллеры и устройства сетей «Интернета вещей»;
• телемедицина;
• контрольно-измерительное оборудование;
• мобильное и стационарное оборудование спутниковых навигационных систем перемещения различных объектов;
• автомобильная электроника;
• системы оповещения об аварийных ситуациях на транспорте;
• беспроводные аудио- и видеосистемы высокого качества;
• и многие другие.

Технические характеристики TT32 приведены в табл. 1 [2].

Частотный дрейф TCXO обусловлен рядом факторов, из которых прежде всего необходимо отметить следующие: изменения рабочей температуры и напряжения питания, броски выходной нагрузки, отклонения от заводской калибровки в процессе пайки на плату, старение в течение всего срока эксплуатации системы. Данные о нестабильности частоты 32,768 кГц при изменении указанных параметров TCXO TT32 приведены в таблице 2 [2].

---

Евгений Горяинов,

инженер по внедрению PT Electronics

passive@ptelectronics.ru

Рассмотренный TCXO TT32 от компании CTS как нельзя лучше подходит для применения в области Интернета вещей и телемедицины. Имея возможность работать с разными напряжениями, потреблением всего 1,5 мкА и функцией удаленного включения и выключения, данный генератор становится идеальным для носимых устройств.

---

В заводских условиях на этапе выходного контроля определяется отклонение реального значения частоты от номинальной частоты при комнатной температуре. Эти измерения проводятся при типовых уровнях напряжения питания и выходной нагрузки. Для TCXO TT32 данный тип нестабильности не превышает ±1,5 ppm.

Температурная нестабильность (Δf/f25), обусловленная изменением температуры, определяется как половина отклонения частоты от пика до пика во всем диапазоне рабочих температур –40…+85 °C. Как видно из табл. 2, температурный дрейф вносит наибольший вклад в общую погрешность: ±5 ppm.

Нестабильность по напряжению питания, которая определяет сдвиг частоты, вызванный изменениями напряжения питания в пределах ±5%, составляет ±0,2 ppm.

Изменение значения выходной нагрузки на ±10 % влечет за собой нестабильность частоты, равную ±0,2 ppm.

После монтажа генератора на плату конечного изделия может возникнуть отклонение частоты от заводских значений вследствие термического нагрева в процессе пайки. Пайка ТТ32 должна проводиться в соответствии с JEDEC J-STD-020 при температуре +260 °C в течение не более чем 20 с.

Измерения, выполненные через 24 часа после пайки на печатную плату, показали, что этот тип погрешности для TCXO ТТ32 составляет ±1 ppm. Поэтому в случае использования ТТ32 в прецизионном оборудовании рекомендуется проводить дополнительную калибровку после установки генератора на плату.

Даже при постоянных рабочих условиях частота TCXO может меняться со временем из-за внутренних модификаций в кристалле. Поэтому данный фактор также нужно учитывать при оценке суммарной погрешности выходной частоты.

Старение первого года (1st Year Aging) определяется как сдвиг частоты от начального значения после одного года непрерывной работы при постоянном напряжении питания и рабочей температуре +25 °С. Для TT32 это отклонение составляет ±3 ppm. Чтобы исключить эффект старения, рекомендуется проводить ежегодную калибровку устройства.

Общая погрешность выходной частоты рассчитывается как сумма всех вышеперечисленных погрешностей.

Внешний вид ТТ32 показан на рис. 1.

Генератор изготовлен в герметичном пластиковом корпусе, на котором имеются четыре площадки для поверхностного монтажа.

Размеры корпуса и контактных площадок показаны на рис. 2.

На корпус наносится маркировка D-327K, которая обозначает код даты изготовления и код выходной частоты (327K = 32,768 кГц).

Типовая схема тестового включения показана на рис. 3.

Модель ТТ32 поставляется на катушке в ленте для автоматизированного монтажа.

Параметры ленты указаны на рис. 4.

---

¹ www.ctscorp.com/cts-releases-new-tcxo-for-real-time-clock-applications/

² www.ctscorp.com/wp-content/uploads/TT32.pdf