Types d'oscillateurs Oscillateurs à circuit réglé Les conceptions les plus courantes utilisent des inductances et des condensateurs dans diverses configurations pour former une rétroaction positive dans les composants actifs. Les oscillateurs Hartley utilisent un circuit accordé composé d'un condensateur et de deux inductances connectées en série. A la fréquence critique, le retour est positif et le circuit oscille. Le condensateur variable peut être utilisé pour permettre le réglage de la fréquence de l'oscillateur. Similaire à la conception Hartley est l'oscillateur Colpitts qui utilise un circuit de rétroaction composé d'une seule inductance et deux condensateurs. Les oscillateurs Colpitts qui utilisent des circuits syntonisés en série plutôt que des oscillateurs parallèles pour leur retour sont appelés oscillateurs Clapp. Cette conception permet une grande quantité d'inductance par rapport à la capacité. Ceci donne au circuit accordé une sélectivité de très haute fréquence (appelée facteur Q) qui réduit la tendance à la dérive de la fréquence de l'oscillateur. L'oscillateur est intrinsèquement plus stable parce que les inductances parasites sont beaucoup plus petites que l'inductance dans le circuit, et ont donc moins d'impact sur la fréquence. Oscillateurs en cristal Les oscillateurs en cristal (connus sous le nom de XO) dépendent d'un cristal de quartz piézoélectrique pour leur résonance, qui détermine la fréquence à laquelle ils oscillent. Les cristaux sont spécialement coupés avec des dimensions précises afin qu'ils oscillent à des fréquences spécifiques. En raison de la sélectivité de fréquence supérieure du cristal, la fréquence de l'oscillateur est extrêmement stable et précise. Les oscillateurs en cristal sont utilisés pour les horloges électroniques et dans d'autres applications où une précision extrême est nécessaire. Ils sont non seulement plus précis que les circuits utilisant des circuits inductifs et capacitifs, ils oscillent à des fréquences beaucoup plus élevées que ce qui peut être obtenu de façon fiable avec la conception du circuit accordé. Pour une stabilité encore plus grande, le cristal peut être contenu dans un boîtier chauffé appelé four pour le maintenir à une température constante pour éliminer la dérive de température. Un tel dispositif est connu comme un oscillateur à quartz à température contrôlée (TCXO). Comptes de démonstration Forex gratuits illimités. Ouvrez un compte gratuitement ici Les oscillateurs commandés par tension (VCO) sont fabriqués avec un élément de circuit qui change ses caractéristiques en réponse à une tension appliquée. De cette manière, la fréquence de l'oscillateur peut être commandée manuellement ou automatiquement. L'élément de syntonisation est habituellement une diode varactor dont la capacité varie avec la tension qui lui est appliquée. Contrôle de dérive Pour améliorer la stabilité d'un oscillateur, des circuits supplémentaires sont parfois incorporés pour compenser les erreurs. La fréquence de sortie peut être surveillée et commandée automatiquement pour maintenir la fréquence à une valeur assignée. La méthode la plus courante employée pour cette fonction est la boucle de verrouillage de phase. D'autres éléments de circuit qui réagissent aux changements de température peuvent fournir une compensation pour maintenir la fréquence plus constante. Un oscillateur électronique est un circuit électronique qui produit un signal électronique répétitif, souvent une onde sinusoïdale ou une onde carrée. Un oscillateur basse fréquence (LFO) est un oscillateur électronique qui génère une onde AC entre 0,1 Hz et 10 Hz. Ce terme est généralement utilisé dans le domaine des synthétiseurs audio, pour le distinguer d'un oscillateur de fréquence audio. Types d'oscillateur électronique Il existe deux principaux types d'oscillateur électronique: l'oscillateur harmonique et l'oscillateur de relaxation. Oscillateur harmonique L'oscillateur harmonique produit une sortie sinusoïdale. La forme de base d'un oscillateur harmonique est un amplificateur électronique dont la sortie est reliée à un filtre électronique à bande étroite et la sortie du filtre fixé à l'entrée de l'amplificateur. Lorsque l'alimentation de l'amplificateur est d'abord mise en circuit, la sortie des amplificateurs ne se compose que de bruit. Le bruit circule autour de la boucle, étant filtré et ré amplifié jusqu'à ce qu'il ressemble de plus en plus au signal désiré. Un cristal piézoélectrique (généralement de quartz) peut être couplé au filtre pour stabiliser la fréquence d'oscillation, aboutissant à un oscillateur à quartz. Il existe de nombreuses façons de mettre en œuvre des oscillateurs harmoniques, car il existe différentes façons d'amplifier et de filtrer. Par exemple: 8226 Oscillateur Armstrong 8226 Oscillateur Hartley 8226 Oscillateur Colpitts 8226 Oscillateur Clapp 8226 Oscillateur à percussion 8226 Oscillateur à décalage de phase 8226 Oscillateur RC (Wien Bridge et Twin T) 8226 Oscillateur LC à couplage croisé 8226 Oscillateur Vak Oscillateur de relaxation La détente L'oscillateur est souvent utilisé pour produire une sortie non sinusoïdale, comme une onde carrée ou en dents de scie. L'oscillateur contient une composante non linéaire telle qu'un transistor qui décharge périodiquement l'énergie stockée dans un condensateur ou inducteur, provoquant des changements brusques dans la forme d'onde de sortie. Des oscillateurs à relaxation à onde carrée peuvent être utilisés pour fournir le signal d'horloge pour des circuits logiques séquentiels tels que des minuteries et des compteurs, bien que les oscillateurs à quartz soient souvent préférés pour leur plus grande stabilité. Des oscillateurs à onde triangulaire ou à dents de scie sont utilisés dans les circuits de base de temps qui génèrent les signaux de déviation horizontale pour des tubes à rayons cathodiques dans des oscilloscopes analogiques et des postes de télévision. Dans les générateurs de fonctions, cette onde triangulaire peut ensuite être formée en une approximation proche d'une onde sinusoïdale. D'autres types d'oscillateurs de relaxation incluent le multivibrateur et l'oscillateur rotatif à onde progressive WAVE GENERATORS jouent un rôle de premier plan dans le domaine de l'électronique. Ils génèrent des signaux de quelques hertz à plusieurs gigahertz (10 9 hertz). Les générateurs d'ondes modernes utilisent de nombreux circuits différents et génèrent des sorties telles que des ondes SINUSOÏDALES, CARRÉES, RECTANGULAIRES, SAWTOOTH et TRAPEZOÏDIQUES. Ces formes d'ondes servent de nombreuses fins utiles dans les circuits électroniques que vous étudier. Par exemple, ils sont largement utilisés dans le récepteur de télévision pour reproduire à la fois l'image et le son. Un type de générateur d'ondes est connu sous le nom d'OSCILLATOR. Un oscillateur peut être considéré comme un amplificateur qui fournit son propre signal d'entrée. Les oscillateurs sont classés en fonction des ondes qu'ils produisent et des exigences nécessaires pour produire des oscillations. CLASSIFICATION DES OSCILLATEURS (GÉNÉRATEURS) Les générateurs de vagues peuvent être classés en deux grandes catégories en fonction de leurs ondes de sortie, SINUSOIDAL et NONSINUSOIDAL. Oscillateurs sinusoïdaux Un oscillateur sinusoïdal produit un signal de sortie sinusoïdal. Idéalement, le signal de sortie est d'amplitude constante sans variation de fréquence. En fait, quelque chose de moins que cela est généralement obtenu. Le degré d'approche de l'idéal dépend de facteurs tels que la classe du fonctionnement de l'amplificateur, les caractéristiques de l'amplificateur, la stabilité de la fréquence et la stabilité de l'amplitude. Les générateurs d'ondes sinusoïdales produisent des signaux allant des fréquences audio basses aux fréquences radio ultra haute et aux fréquences micro ondes. De nombreux générateurs basse fréquence utilisent des résistances et des condensateurs pour former leurs réseaux de détermination de fréquence et sont appelés OSCILLATEURS RC. Ils sont largement utilisés dans la gamme de fréquences audio. Un autre type de générateur d'ondes sinusoïdales utilise des inducteurs et des condensateurs pour son réseau de détermination de fréquence. Ce type est connu sous le nom de LC OSCILLATOR. Les oscillateurs LC, qui utilisent des circuits de réservoir, sont couramment utilisés pour les fréquences radio plus élevées. Ils ne sont pas appropriés pour être utilisés comme oscillateurs extrêmement basse fréquence car les inductances et les condensateurs seraient de grande taille, lourds et coûteux à fabriquer. Un troisième type de générateur d'ondes sinusoïdales est l'OSCILLATEUR CONTRÔLÉ PAR CRISTAL. L'oscillateur à cristaux contrôlés fournit une excellente stabilité de fréquence et est utilisé à partir du milieu de la plage audio à travers la gamme de fréquences radio. RC Oscillateur à décalage de phase Un oscillateur est un circuit qui génère un signal de sortie en courant alternatif sans donner de signal d'entrée de courant alternatif. Ce circuit est généralement appliqué uniquement pour les fréquences audio. L'exigence de base pour un oscillateur est la rétroaction positive. Le fonctionnement de l'oscillateur de changement de phase RC peut être expliqué comme suit. La tension de départ est fournie par le bruit, qui est produit en raison du mouvement aléatoire des électrons dans les résistances utilisées dans le circuit. La tension de bruit contient presque toutes les fréquences sinusoïdales. Cette tension de bruit de faible amplitude est amplifiée et apparaît aux bornes de sortie. Le bruit amplifié entraîne le réseau de rétroaction qui est le réseau de déphasage. De ce fait, la tension de rétroaction est maximale à une fréquence particulière, qui à son tour représente la fréquence d'oscillation. De plus, le déphasage requis pour la rétroaction positive n'est correct qu'à cette fréquence. Le gain de tension de l'amplificateur avec rétroaction positive est donné par l'équation ci dessus, nous pouvons voir que si. Le gain devient infini signifie qu'il ya une sortie sans aucune entrée. À dire que l'amplificateur devient un oscillateur. Cette condition est connue comme le critère d'oscillation de Barkhausen. Ainsi, la sortie ne contient qu'une seule fréquence sinusoïdale. Au début, lorsque l'oscillateur est activé, le gain de boucle A est supérieur à l'unité. Les oscillations s'accumulent. Une fois qu'un niveau approprié est atteint, le gain de l'amplificateur diminue, et la valeur du gain de boucle diminue jusqu'à l'unité. Ainsi, les oscillations de niveau constant sont maintenues. En satisfaisant aux conditions d'oscillation ci dessus, la valeur de R et C pour le réseau à déphasage est choisie de telle sorte que chaque combinaison RC produit un déphasage de 60176. Ainsi, le déphasage total produit par les trois réseaux RC est 180176. Par conséquent, à la fréquence spécifique Pour le déphasage total de la base du transistor autour du circuit et retour à la base est 360176 satisfaisant ainsi le critère de Barkhausen. Nous sélectionnons R1R2R38727R et C1C2C3C La fréquence d'oscillation de l'oscillateur de changement de phase RC est donnée par A cette fréquence, le facteur de rétroaction du réseau est. Pour que l'amplificateur de gain pour le fonctionnement de l'oscillateur OSCILLATORS Qu'est ce que les bases de l'oscillateur Certaines personnes considèrent la conception des oscillateurs RF et les fondements de l'oscillateur en particulier, d'être quelque chose ressemblant à un art noir et après de nombreuses années de jurons aux oscillateurs Im grincheux Pas tous trop sûr qu'ils sont tous que mal. Je vous suggère de vous rappeler ce vieux dicton: Les amplificateurs oscillent et les oscillateurs amplifient inconnu Introduction à l'oscillateur de base Quand j'étais un enfant, oui je me souviens de retour à la fin des années 1940, nous avons collecté toutes sortes d'ordure. Cool était quelque chose à distance électrique et, bien sûr dynamos vélo, lampes ou moteurs étaient encore plus cool. Nous, aussi précieux petits enfants de sept ans, conçus tous les physiciens en herbe nucléaires que nous étions de cette idée réelle intelligente, de toute évidence personne n'avait jamais pensé à cela avant. Pourquoi ne pas connecter un moteur à un générateur, donc le moteur conduit le générateur, fournissant de l'électricité pour le moteur, qui continue à conduire le générateur et itll aller, et sur, et sur pour une centaine d'années et bien devenir riche et mondialement célèbre Bien sûr, nous n'avions aucun concept de pertes par friction (je pense que c'est juste) à l'époque. Les mots «mouvement perpétuel» ne passaient pas non plus par nos oreilles. Le but de cette petite histoire est de démontrer grossièrement le principe de fonctionnement d'un oscillateur. Si vous pouvez suivre ce concept enfantin naïf alors vous les tuer dans ce. Principes de fonctionnement de l'oscillateur Chaque oscillateur a au moins un dispositif actif (smarties ne compliquent pas les choses pour moi il suffit de lire) que ce soit un transistor ou même l'ancienne valve. Ce dispositif actif et, pour ce tutoriel bien s'en tenir à l'humble transistor, agit comme un amplificateur. Il n'y a rien de flash à ce sujet. Pour cette première partie de la discussion, nous nous limiterons aux oscillateurs LC ou aux bases de l'oscillateur et je garderai les mathématiques au minimum absolu. À la mise sous tension, lorsque la puissance est d'abord appliquée, le bruit aléatoire est généré dans notre dispositif actif, puis amplifié. Ce bruit est alimenté positivement par des circuits sélectifs de fréquence à l'entrée où il est amplifié à nouveau et ainsi de suite, un peu comme mon projet d'enfance. En fin de compte, on atteint un état d'équilibre où les pertes dans le circuit sont réalisées en consommant de l'énergie et la fréquence d'oscillation est déterminée par les composants externes, qu'il s'agisse d'inducteurs et de condensateurs (L. C.) ou d'un cristal. La quantité de rétroaction positive pour maintenir l'oscillation est également déterminée par des composants externes. Hartley Oscillator J'ai décidé d'utiliser l'oscillateur Hartley pour la simple raison de son mon préféré. Récemment, il a été discuté que votre oscillateur préféré était probablement celui qui a travaillé le mieux pour vous et je pense que c'est tout à fait vrai. Voilà donc sa forme la plus simplifiée. Figure 1 schéma d'un oscillateur hartley Oscillateur Colpitts Le circuit oscillant de base Colpitts ressemble à ceci et vous verrez quelques similitudes. Figure 2 schéma d'un oscillateur de collpitts Si vous considérez une contre réaction positive est appliquée pour compenser les pertes dans le circuit accordé, l'amplificateur et le circuit de contre réaction créent une résistance négative. Lorsque Z1 et Z2 sont capacitifs, l'impédance à travers les condensateurs peut être estimée à partir d'une formule je ne vais pas couché sur vous ici, car il comprendbeta, hie, ainsi que XC1 et XC2. Il suffit de dire que l'impédance d'entrée est une résistance négative en série avec C1 et C2. La fréquence ou la stabilité de phase d'un oscillateur est habituellement considérée dans le cas de stabilité à long terme où les changements de fréquence sont mesurés sur des minutes, des heures, des jours voire des années. Il est intéressant ici d'étudier les effets des changements de composants, en fonction des conditions ambiantes, sur la fréquence d'oscillation. Ceux ci pourraient être causés par des changements dans la tension d'entrée, les variations de température, l'humidité et le vieillissement de nos composants. Ne jamais sous estimer les effets de ces variations sur la fréquence de fonctionnement. Ive gone nuts travaillant sur des conceptions de précision soi disant, avec des composants de précision, où la fréquence errait au hasard sur plusieurs kilohertz sur plusieurs minutes. Inutile de dire Id messed up. La stabilité à court terme est également d'un grand intérêt et, encore une fois je pourrais poser quelques maths lourds réels sur vous mais je ne. Ill simplement dire qu'il peut être mathématiquement prouvé que plus le circuit Q, plus ce facteur de stabilité devient. Plus le circuit Q est élevé, meilleure est la capacité du circuit accordé à filtrer les harmoniques indésirables et le bruit. Réduction du bruit de phase dans les oscillateurs 1. Maximiser le Qu du résonateur. 2. Maximiser l'énergie réactive au moyen d'une haute tension RF à travers le résonateur. Utiliser un faible ratio LC. 3. Évitez la saturation de l'appareil et essayez d'utiliser des diodes d'accord anti parallèle (dos à dos). 4. Choisissez votre périphérique actif avec le NF le plus bas (chiffre de bruit). 5. Choisissez un périphérique à faible bruit de scintillement, ce qui peut être réduit par la rétroaction RF. Un transistor bipolaire avec une résistance d'émetteur non transmise de 10 à 30 ohms peut améliorer le bruit de scintillement jusqu'à 40 dB. voir dégénérescence de l'émetteur 6. Les circuits de sortie doivent être isolés du circuit de l'oscillateur et prendre le moins de puissance possible. Effets des changements ambiants sur la stabilité dans les oscillateurs Un changement de fréquence de quelques dizaines de hertz d'avant en arrière sur quelques minutes ne signifierait rien pour un récepteur de divertissement conçu pour la bande FM Radio. Une telle dérive dans un récepteur de catégorie autrement contesté conçu pour recevoir le CW (morse code) serait intolérable. C'est une question de relativité. Minimisation Dérive de fréquence dans les oscillateurs Ceux ci sont aléatoires et ne sont pas dans un ordre particulier. 1. Isoler l'oscillateur des étages successifs avec un étage tampon bien conçu suivi d'une étape d'amplification. De grands signaux peuvent alors souvent être réduits par un atténuateur de 3 ou 6 dB qui a également l'avantage de présenter une impédance de charge bien définie à l'amplificateur. Si l'étape est d'alimenter un mélangeur, comme c'est le cas le plus souvent, alors un autre avantage est le mélangeur (vous utilisez double mélangeurs équilibrés), voir aussi une source d'impédance de 50 ohms. 2. Assurez vous que la stabilité mécanique de votre oscillateur est telle que la vibration mécanique ne peut avoir aucun effet sur les composants, en particulier les composants déterminant la fréquence. 3. Fournir à l'oscillateur une alimentation propre bien régulée. Si vous utilisez le réglage de varactor, assurez vous que la tension continue d'accord est aussi propre que possible, quelques centaines de microvolts de bruit peuvent être imposés au signal de l'oscillateur. Utilisez les diodes dos à dos pour l'élément variable. Les variables de l'air sont difficiles à trouver, bien qu'elles offrent des chiffres Q bien supérieurs. DC réglage tend à être plus polyvalent. 4. Minimiser les changements de circuit des variations ambiantes en utilisant des condensateurs NPO, polystyrène sont plus chers, mais excellent, mica argenté à mon avis ne sont pas ce que beaucoup de gens croient et sont très cotés. 5. L'inductance doit être enroulée à l'air sur une forme de bobine avec une configuration pour maximiser Qu. Si vous devez utiliser un toroïde, essayez d'utiliser le type 6 comme il offre le meilleur Q. Parfois, pour d'autres raisons, vous pourriez avoir à utiliser un formulaire slug accordé. 6. Parallèle un certain nombre de condensateurs NPO de plus petite valeur plutôt que d'utiliser un grand dans la fréquence déterminant des composants. Pour les trimmers essayer et utiliser une variable air. Gardez un œil sur la petite valeur N750, condensateurs N1500, lt 15 pF, lorsque disponible et sont trouvés à la saleté bon marché. Ceux ci sont parfois utiles pour dompter la dérive dans un oscillateur. 7. Bipolaire ou FETS pour dispositif actif semble être une question de préférence personnelle et Ive vu quelques arguments féroces sur celui ci. Le consensus semble s'avancer en faveur des FETS. Moi, Im un homme bipolaire parce FETS me haine pure et simple. UJT Oscillateur de relaxation La caractéristique de résistance négative du transistor unijonction permet son utilisation comme oscillateur. Concept d'oscillation de relaxation Le concept d'oscillateur de relaxation est illustré par ce circuit de clignotant où une batterie charge à plusieurs reprises un condensateur au seuil de déclenchement d'une ampoule, de sorte que l'ampoule clignote à un taux régulier. Un oscillateur de relaxation est un circuit répétitif (comme le circuit clignotant illustré ci dessus) qui réalise son comportement répétitif de la charge d'un condensateur à un certain seuil d'événement. L'événement décharge le condensateur, et son temps de recharge détermine le temps de répétition des événements. Dans le circuit simple clignotant, une batterie charge le condensateur à travers une résistance, de sorte que les valeurs de la résistance et du condensateur (constante de temps) déterminent la vitesse de clignotement. Le taux de clignotement peut être augmenté en diminuant la valeur de la résistance. Une des raisons de l'importance du concept d'oscillateur de relaxation est que certains systèmes nerveux agissent comme des oscillateurs de relaxation. Par exemple, le faisceau de fibres nerveuses appelé nœud SA (nœud sino auriculaire) dans la partie supérieure droite du cœur agit comme stimulateur cardiaque naturel du cœur, tirant à un taux régulier. Le taux de cet oscillateur de relaxation est variable et peut être augmenté en réponse à l'effort ou à l'alarme. D'autres cellules nerveuses se rechargent comme un condensateur, mais attendent un certain stimulus pour tirer. En réponse à un certain type de traumatisme, il pourrait être que le seuil de tir est suffisamment abaissé à l'auto feu et d'agir comme un oscillateur de relaxation. C'est une possibilité intriquing pour expliquer la sonnerie dans les oreilles après un concert fort. febo Stabilité de fréquence et précision dans le monde réel par le monde réel Je veux dire, bien sûr, le radio jambon. Il ya eu beaucoup de discussion récemment parmi certains de mes amis sur les oscillateurs GPS discipliné (GPSDOs) pour une utilisation dans les applications de radio amateur. Bien que GPSDOs sont une excellente idée, je ne suis pas sûr que pour de nombreuses applications de jambon doit être considéré comme une exigence. À partir de cette question, cette page décrit certains des attributs souhaitables d'une source de fréquence pour le radio jambon. Définitions de base La précision est de savoir que quand je dis mal vous voir sur 10 368.105 231 MHz, thats où vous me trouverez. La stabilité est à quel point les malades restent là pendant diverses périodes de temps. La précision ou la résolution est le nombre de chiffres mes mesures a. Une précision de mesures peut être, et est souvent, beaucoup plus grande que sa précision. En d'autres termes, vous ne pouvez toujours pas faire confiance aux derniers chiffres La stabilité se décompose en trois catégories: la stabilité à long terme. Qui est généralement mesurée sur des périodes d'une journée ou plus stabilité à court terme. Qui est généralement mesurée sur des périodes de peut être de 0,1 seconde à un jour et le bruit de phase. Qui traite des échelles de temps très courtes et des effets qui ressemblent plus à une modulation indésirable qu'à une fréquence errante. La stabilité à long terme est dominée par un changement progressif de fréquence appelé dérive. Que pratiquement tous les oscillateurs subissent. Le vieillissement est souvent utilisé comme synonyme de dérive, mais techniquement la dérive n'a pas à venir d'un processus de vieillissement. La dérive se déroule souvent dans une direction et peut être prévisible sur la base des performances passées, au moins pendant quelques jours. Dans certains oscillateurs, la dérive peut être plus aléatoire et peut changer de direction. La dérive à long terme affectera la précision de la fréquence des oscillateurs à moins qu'elle ne soit corrigée. La stabilité à court terme ressemble au bruit et n'est pas normalement prévisible. Il reflète l'incertitude de la fréquence des oscillateurs à un instant donné dans le temps. Le bruit de phase est généralement pensé dans la fréquence, plutôt que le temps, le domaine. Comme l'instabilité à court terme, elle résulte du bruit inhérent à tout composant qui contient des atomes en mouvement (c'est à dire tout ce qui n'est ni un vide total ni un zéro absolu). Certains oscillateurs sont également spécifiés pour la stabilité sur des variables autres que le temps, telles que la température, la tension d'alimentation, le choc et même les effets de gravité. Bien que ces facteurs soient importants, je vais me concentrer sur la stabilité liée au temps dans ce document. Terminologie de la mesure De nombreux jambons pensent à l'erreur de fréquence, s'ils en pensent du tout, en termes de parties par million. Time nuts pense en termes de décalage de fréquence fractionnaire. Qui est calculée en divisant l'erreur de fréquence (c'est à dire la fréquence mesurée moins la fréquence nominale) par la fréquence nominale. Autrement dit: Fréquence (mesurée) Fréquence (nominale) Fréquence (nominale) Ainsi, une erreur de 1,54 Hertz à 100 MHz est: 100 000 001,54 100 000 000 100 000 000 Le résultat est 1,54x10 8. Souvent écrit en ASCII comme 1.54x10e 8. Vous entendez souvent des performances brutes décrites comme des parties dans le onzième ou quelque chose de similaire. L'utilisation de notation exponentielle comme celle ci vous amène à de très petits nombres, très rapidement. Voici quelques points de référence pratiques: 1 Hz à 100 GHz Les mesures de stabilité ne sont significatives que lorsque le temps entre les lectures est spécifié. En d'autres termes, la stabilité à court ou à long terme est la consistance des mesures prises à intervalles réguliers, espacés. L'intervalle de mesure est appelé tau. Par exemple, on peut dire que la stabilité des oscillateurs est 1x10 11 à tau 1 seconde. La stabilité à long terme est souvent spécifiée par jour ou par mois. La stabilité à court terme est presque toujours exprimée en secondes. Ce n'est pas intéressant d'entrer dans le grand détail ici, mais les nombres de stabilité sont habituellement créés en utilisant une formule qui produit la variance d'Allan. Abrégé en AVAR. AVAR est une mesure statistique similaire à l'écart type, mais optimisée pour le type de bruit que présentent les oscillateurs. L'analyse des sources de temps et de fréquence de précision est dominée par les statistiques. Allan Variance est souvent tracé sur plusieurs tau, comme dans ce graphique montrant la performance d'une norme de fréquence excédentaire militaire: Pour le bruit de phase, nous passons à une échelle de puissance logarithmique référencé à la force du porteur. Il ya plus de puissance de bruit dans une largeur de bande large qu'une étroite, donc par convention la puissance de bruit est normalisée à une bande passante de 1 Hertz. Pour une raison quelconque, cette mesure de puissance de bruit SSB est appelée script L. Après un caractère qui ressemble, bien, comme un cursive, ou un script, en majuscules L. Theres aucune représentation de ce caractère dans les polices d'ordinateur communes, ce qui rend l'étiquetage graphique un peu intéressant. L'unité de mesure est dBcHz, ce qui signifie une puissance de bruit dans une largeur de bande de 1 Hertz par rapport au niveau de porteuse, à un décalage de fréquence spécifié à partir de la porteuse. Le bruit de phase est souvent tracé sur un graphique comme celui ci (montrant la même norme excédentaire que ci dessus): A propos de GPSDOs Les récepteurs GPS conçus pour des fins de synchronisation produisent un signal impulsion par seconde (PPS) précis à l'échelle des nanosecondes. Le signal GPS est contrôlé par l'Observatoire naval américain, de sorte qu'il peut être reçu avec une précision de quelques parties en 10 13 par rapport à USNO (et USNO temps est maintenu en quelques nanosecondes de l'Institut national des normes et de la technologie échelle de temps ). Ce signal PPS peut être utilisé pour diriger ou discipliner un oscillateur à quartz (OCXO) dans une configuration de boucle de verrouillage de phase essentiellement, un signal PPS dérivé de l'OCXO est comparé au GPS PPS et un circuit de commande ajuste l'oscillateur Fréquence pour maintenir les deux signaux PPS au même décalage de temps, ou phase. Le signal GPS PPS à court terme (moins d'un millier de secondes environ) est assez bruyant. Différents facteurs la font rebondir peut être de 50 à 150 nanosecondes. Cela ne semble pas beaucoup, mais en termes de fréquence fractionnaire, ce n'est pas si grand même 100 nanosecondes par seconde est seulement 1x10 8. Au fil du temps, ce bruit est en moyenne à zéro, de sorte que jour sur le jour le GPS PPS est plusieurs ordres de magnitude mieux. D'autre part, un bon oscillateur de cristal est facilement meilleur que 1x10 11 de seconde à seconde le meilleur peut être quelques parties dans 10 13. Mais à long terme, le vieillissement peut déplacer un OCXO hors fréquence par des pièces en 10 9 par semaine ou même par jour L'idée du GPSDO est de combiner la bonne stabilité à court terme de l'oscillateur à cristal avec l'excellente stabilité à long terme Du signal GPS. Le point de croisement est généralement quelque part autour de 1000 secondes en dessous de ce temps, la stabilité de l'oscillateur de cristal prédomine sur plus de temps, la fréquence de sortie pistes GPS. Voici ce que la combinaison ressemble à vous pouvez facilement voir où le croisement entre les performances OCXO et GPS se produit (il s'agit de deux HP Z3801A mesurés les uns contre les autres): Parce que les circuits de contrôle d'appliquer une tension au circuit d'accord oscillateur de cristal, Tension dégradera la performance des oscillateurs. En conséquence, un oscillateur discipliné ne fonctionnera jamais tout à fait aussi bien que le même oscillateur fonctionnant sans aucune influence extérieure. La dégradation de la performance peut apparaître comme un bruit de phase accru ou une diminution de la stabilité à court terme. Avec une conception soignée, cette contamination peut être minimisée, mais elle est toujours là à un certain niveau (sauf si l'oscillateur est si mauvais que son bruit inhérent masque le bruit de contrôle). Ce que tout cela signifie, c'est qu'un GPSDO offre une excellente précision, mais n'améliore pas la stabilité à court terme ou le bruit de phase ceux ci seront habituellement optimisés dans un oscillateur à cristal autonome. La précision de fréquence du GPSDO est essentiellement celle du GPS, plus ou moins la stabilité à court terme de l'oscillateur à quartz. En d'autres termes, un GPSDO fonctionnant correctement est probabably précis aux parties dans 10 13. Et si vous le mesurez une fois par jour, ces mesures seront constantes à peu près à ce niveau. Mais si vous effectuez des mesures toutes les secondes, celles ci pourraient différer les unes des autres par des parties dans la onzième ou douzième. Enfin, les GPSDOs présentent deux problèmes opérationnels qui ne peuvent pas être ignorés: (a) ils n'aiment pas être éteint, car il faut des heures à quelques jours pour le système pour se stabiliser après la mise sous tension et (b) ils n'aiment pas être déplacé, La performance dépend du GPS qui sait exactement où il est, et il faut plusieurs heures pour faire une auto enquête adéquate. Ces raisons signifient qu'un GPSDO ne devrait pas faire partie d'un système avec un interrupteur d'alimentation, et que l'on ne peut pas être pratique pour un système mobile ou portable. Un OCXO à piles pourrait être une solution beaucoup mieux. Avec ce genre de choses derrière nous, quel type de précision et de stabilité avons nous besoin pour les applications amateurs ne pas se vanter droits, mais des capacités utiles sur nos bandes HF Opérations à HF, la précision de 0,1 Hertz ne nécessite pas plus de 3.33x10 9 (c. à d. 0,1 Hz à 30 MHz). Et, étant donné Doppler et d'autres effets atmosphériques, son douteux si 0,1 Hertz précision est même significative. Un GPSDO est facilement capable de pièces en 10 12 et peut approcher les pièces en 10 13 si vous moyenne pour un jour ou plus. Cela signifie un GPSDO est quelque chose comme 3.000 fois mieux que nécessaire pour répondre à une spécification de précision 0.1 Hertz à 30 MHz. Un oscillateur en cristal dans un four (un OCXO) ne fonctionne pas aussi bien, mais peut effectuer assez bien. Par exemple, un très petit oscillateur de taille DIP de MTI (modèle 205) vieillit de 5x10 9 par jour et a une stabilité thermique de 3,5x10 6 sur une plage de 30 à 70 degrés C. Cela ne satisfait pas nos 0.1 Hertz à 30 MHz exigence à moins que vous l'étalonniez tous les jours. Mais c'est un minuscule, (relativement) peu coûteux oscillateur. Une unité plus grande et plus coûteuse (environ 300 500 en quantités unitaires), comme la série MTI 260, offre un vieillissement de 5x10 11 par jour et une stabilité de la température dans la même gamme que 2x10 10. Cet oscillateur devrait être ajusté seulement tous les 90 jours environ pour rester dans 0,1 Hertz à 30 MHz. La stabilité à court terme n'est franchement pas un problème à HF. Même les oscillateurs peu coûteux auront une stabilité sur des périodes de 1 à 100 secondes mesurées comme des parties en 10e 9, ou environ 0,1 Hertz à 30 MHz. Très peu d'applications amateurs ont besoin de stabilité à ce niveau. Je n'ai pas fait de recherches exhaustives, mais la plus stricte exigence de stabilité que j'ai trouvée est pour PSK31 en mode QPSK, avec une exigence de stabilité de 4 Hz. thats seulement 1.33x10 7. Le bruit de phase est un facteur important à HF mauvais bruit de phase peut entraîner une interférence accrue, et le mauvais fonctionnement des modes numériques de changement étroit. Cependant, dans la plupart des plates formes HF d'autres composants tels que les synthétiseurs et les amplificateurs fixer la performance de bruit de phase de l'oscillateur de référence de cristal est normalement beaucoup plus silencieux que ces composants. VHF et micro ondes À des fréquences plus élevées, la stabilité à court terme et le bruit de phase peuvent devenir des problèmes plus importants parce que la référence est multipliée par de grands nombres. La stabilité à court terme de 10 9 à 10 GHz peut mettre un wobble de 10 Hertz sur le signal qui peut être assez pour avoir un impact sur les modes numériques à bande étroite. Peut être plus important est l'effet de la multiplication sur le bruit de phase. Le bruit de phase augmente dans une progression de 20log, de sorte que la multiplication de 10 MHz à 10 GHz augmente le bruit de phase de 60 dB c'est suffisant pour réduire significativement les rapports signal / bruit, et aussi pour étaler le pic du signal au point que même CW semble mushy . Les trois diagrammes d'analyse de spectre suivants montrent le spectre de sortie d'un oscillateur en briques de 10 GHz lorsqu'il est commandé par différents oscillateurs dans la gamme de 100 MHz (multipliant ce signal par un facteur 102), ainsi qu'un générateur de signaux hyperfréquences HP pour comparaison. Ils montrent des portées différentes (plusminus 5 kHz, 250 kHz et 5 MHz) loin de la fréquence centrale, il est important de regarder les trois travées parce que vous verrez des performances différentes à différents décalages de la porteuse. The most important thing to take from these plots is that the quality of the reference is very important to the quality of the multiplied signal. pagesstabilityindex. html was last updated: Monday, 18 Feb 2008 09:35:36 EST
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