Современная электроника №4/2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2019 Измерение G-чувствительности кварцевых генераторов Рис. 1. Векторное представление G-чувствительности Рис. 2. Результаты испытания G-чувствительности по одной оси методом переворота Важным требованием, предъявляемым к кварцевым генераторам, является обеспечение высокой стабильности частоты генерируемых колебаний, определяющей точность и разрешающую способность радиолокационных и радионавигационных систем, погрешность измерений в устройствах измерительной техники, качественные характеристики и надёжность систем связи, радиовещания и телевидения. Эта стабильность зависит от многих факторов, включая ускорение, приложенное к генератору, которое может проявляться в виде постоянного ускорения, вибрации, ударов, перемещения, наклона или вращения. Именно такое влияние на стабильность частоты рассматривается в данной статье. Юрий Иванов, Аркадий Никонов, Эльвира Князева (morion@morion.com.ru ) О ПРЕДЕЛЕНИЕ G- ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ . В ЕКТОРНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ Зависимость стабильности частоты кварцевых генераторов от воздействия ускорения или вибрации особенно кри- тична для некоторых применений, например при работе на подвижной технике. Данный параметр принято называть G-чувствительностью гене- ратора. Он определяется как относи- тельное изменение выходной часто- ты генератора при воздействии ускоре- ния 1g. Величина возникшего частот- ного сдвига при этом может варьиро- ваться от 10 –8 до 10 –11 на 1g. G-чувствительность является вектор- ной величиной, т.к. зависит не толь- ко от значения, но и от направления ускорения относительно трёх взаим- но перпендикулярных осей генера- тора. Таким образом, наибольший сдвиг частоты генератора произой- дёт, в случае если приложенное уско- рение направлено параллельно вектору G-чувствительности. Величину и ори- ентацию вектора G-чувствительности Γ определяют путём измерения отдель- ных взаимно ортогональных компо- нент в осях x , y , z. (см. рис. 1) [1]. М ЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ 2G tipover Самый простой способ оценить G-чувствительность генератора по одной из осей ( G x , G y , G z ) – измерить изменение частоты генератора вслед- ствие поворота вокруг этой оси (2G tipover test). Поскольку во время пере- ворота ускорение изменяется на 2g, то для вычисления G-чувствительности по этой оси потребуется поделить на 2 полученное изменение частоты гене- ратора. Для получения Γ следует прове- сти подобный замер для всех трёх осей и вычислить его величину по формуле: [2]. На рисунке 2 представлен пример прописи частоты во время нескольких последовательных поворотов вокруг одной оси. Полученный сдвиг часто- ты составляет 0,89 × 10 − 9 – таким обра- зом, G-чувствительность вдоль этой оси будет составлять 0,45 × 10 − 9 . Для других осей подобные результаты составили 0,3 × 10 − 9 и 0,21 × 10 − 9 – соответственно, Γ генератора будет равен 0,58 × 10 − 9 /g. Несомненным достоинством этого метода является его простота: подобное измерение можно провести без допол- нительных приборов прямо на столе. К сожалению, данный метод не универ- сален, т.к. генераторы с низкой темпера- турной стабильностью демонстрируют дополнительные изменения частоты, не зависящие от G-чувствительности резонатора, которые вызваны изме- нением температуры вследствие кон- векции воздуха в генераторе. Помимо этого, необходимо понимать, что для расчёта G-чувствительности необхо- димо брать отсчёты частоты непосред- ственно до и после поворота. Метод 2G tipover применим для измерения G-чувствительности термостатирован- ных высокостабильных генераторов – результаты при этом хорошо совпада- Z X Y Г G y G x G z 0,0 –15,0 –14,8 –14,6 –14,4 –14,2 –14,0 –13,8 –13,6 –13,4 F , × 10 –9 5,0 10,0 15,0 20,0 t , мин 0,891