№10 / 2017 / статья 7

Камертон для электроники: тактирующие компоненты производства NDK

Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

Японская компания NDK – один из лидеров в области производства тактирующих компонентов – кварцевых резонаторов, тактовых генераторов, SPXO, TCXO, VCXO и ПАВ-фильтров. А сервисы, предоставляемые компанией, помогают решить проблемы, возникающие при выборе компонентов для построения цепей тактирования на базе кварцевых резонаторов.

Японская компания Nihon Dempa Kogyo (NDK) была создана в 1948 году, а в 1949 начала производство и продажу кварцевых резонаторов. К настоящему времени номенклатура изделий включает самые разнообразные тактирующие компоненты, датчики и приборы:

  • кварцевые резонаторы (Crysta lUnit);
  • кварцевые тактовые генераторы (Crystal Clock Oscillator);
  • кварцевые генераторы SPXO (Simple Packaged Crystal Oscillator);
  • термокомпенсированные кварцевые генераторы TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator);
  • кварцевые генераторы, управляемые напряжением, VCXO (Voltage-Controlled Crystal Oscillators);
  • модули переноса частоты FCXO (Frequency Controlled Crystal Oscillator) FCXO
  • прецизионные термостатированные кварцевые генераторы OCXO/Twin-OCXO/Twin-DCXO;
  • кварцевые фильтры (Crystal Filter);
  • ПАВ-фильтры SAW (SAW Device);
  • синтетические кварцевые кристаллы/кварцевые срезы/оптические компоненты;
  • ультразвуковые датчики;
  • биодатчики;
  • синтезаторы частоты (Frequency Synthesizer);
  • функциональные генераторы (Signal Generator).

Компания NDK является надежным и уважаемым поставщиком тактирующих компонентов. Об этом, в частности, говорит тот факт, что самые крупные производители процессоров и контроллеров рекомендуют использовать резонаторы и генераторы NDK для тактирования своих микросхем. В этом легко убедиться, если самостоятельно ознакомиться с руководствами по тактированию от STMicroelectronics [1], Texas Instruments [2], NXP [3], Silicon Labs [4] и других компаний. В каждом из этих документов продукция NDK присутствует в перечне рекомендованных компонентов.

Такое доверие производителей микроконтроллеров связано с тем, что NDK занимается не только выпуском резонаторов и генераторов, но и тщательно отслеживает совместимость своей продукции с популярными микросхемами. Кроме того, NDK выполняет тесты на совместимость по требованию заказчика и советует, как лучше организовать схему тактирования в каждом конкретном случае.

Характеристики кварцевых резонаторов

Неопытные разработчики при выборе кварцевого резонатора очень часто учитывают только два основных параметра: номинальную частоту и габариты. Однако во многих случаях этого недостаточно. Рассмотрим другие не менее важные характеристики кварцевых резонаторов.

Кварцевый резонатор обладает высокой стабильностью, однако, значение его частоты может меняться под действием температуры, старения, давления, радиации, механических воздействий и прочего. Как правило, основной вклад в отклонение частоты от номинального значения вносит начальная погрешность и температурная зависимость. Оба параметра обычно указывают в документации на резонатор.

Начальная погрешность частоты (Frequency Tolerance), ppm или ×10-6 – начальное отклонение от номинального значения частоты. Обычно приводится для конкретной рабочей температуры, например, 25°C.

Температурная зависимость частоты для кварцев кГц- и МГц-диапазонов указывается отдельными параметрами. Для часовых кварцев (32,768 кГц) вводится понятие температурного коэффициента.

Температурный коэффициент изменения частоты (Temperature Coefficient), ppm или 10-6C2, определяет отклонение частоты при изменении температуры на 1°C. При этом отклонение частоты высчитывается по формуле 1:

$$\Delta f=k\times \Delta t^{2},\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

где k – температурный коэффициент;

Δt – разница между текущей температурой окружающей среды и нормальным уровнем в 25°C.

Для кварцевых резонаторов МГц-диапазона вводится понятие температурной нестабильности.

Температурная нестабильность (Frequency versus Temperature Characteristics), ppm или ×10-6 это отклонение частоты во всем температурном диапазоне относительно нормального уровня в 25°C.

Для достижения стабильного, точного тактового сигнала следует применять резонаторы с меньшим температурным коэффициентом или меньшей температурной нестабильностью. Если этого будет недостаточно, то необходимо перейти на термокомпенсированные генераторы TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) или термостатированные генераторы OCXO (Oven-Controlled Crystal Oscillator).

Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора

Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора

Кварцевый резонатор является электромеханическим компонентом. Для описания его электрических характеристик используют эквивалентную схему (рисунок 1). Элементы L1, C1, R1 называют, соответственно, динамическими или эквивалентными индуктивностью, емкостью и сопротивлением. Емкость С0 называют параллельной емкостью.

На частотной характеристике резонатора есть две характерных точки: частота последовательного резонанса Fs и частота антирезонанса Fa (рисунок 2).

Рис. 2. Частотные характеристики кварцевого резонатора

Рис. 2. Частотные характеристики кварцевого резонатора

Частота последовательного резонанса определяется формулой 2:

$$F_{S}=\frac{1}{2\pi \sqrt{L_{1}\times C_{1}}}\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Частота антирезонанса характеризуется значением формулы 3:

$$F_{a}=F_{S}\times \sqrt{1+\frac{C_{1}}{C_{0}}}\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$

Частотный диапазон между Fs и Fa называют областью параллельного резонанса. В ней резонатор ведет себя как индуктивная нагрузка и добавляет 180° к фазовому сдвигу [1].

Внутри области параллельного резонанса частота может быть определена следующим образом (формула 4):

$$F_{P}=F_{S}\times \left(1+\frac{C_{1}}{2\times (C_{0}+C_{L})} \right)\qquad{\mathrm{(}}{4}{\mathrm{)}}$$

Где CL – внешняя нагрузочная емкость.

Нагрузочная емкость CL – один из важнейших параметров резонатора. Как видно из формулы 4, изменяя CL, можно подстраивать частоту резонатора. Рекомендуемое значение CL обязательно указывают в документации на резонатор.

Еще одной важной характеристикой резонатора является эквивалентное последовательное сопротивление ESR.

Эквивалентное последовательное сопротивление ESR (Equivalent series resistance) характеризует сопротивление резонатора с учетом нагрузочной емкости CL, и может быть определено следующим образом (формула 5):

$$ESR=R_{1}\times \left(1+\frac{C_{0}}{C_{L}} \right)^2\qquad{\mathrm{(}}{5}{\mathrm{)}}$$

Как правило, значение ESR приводится в документации на резонатор (для заданной емкости CL).

Последовательное сопротивление, в свою очередь, определяет допустимый уровень возбуждения.

Уровень возбуждения DL (drive level) – мощность, рассеиваемая кристаллом кварца. Она определяется по формуле 6:

$$DL=ESR\times I_{QRMS}^{2},\qquad{\mathrm{(}}{6}{\mathrm{)}}$$

где IQRMS – среднеквадратичный ток, протекающий через кристалл кварца.

В документации на резонатор обычно приводятся два значения уровня возбуждения: номинальное и максимально допустимое.

Максимальный уровень возбуждения определяет максимальную мощность, которую допустимо рассеивать на кристалле. Превышение этой мощности обязательно сказывается на характеристиках резонатора и даже может привести к его разрушению. Чтобы этого не происходило, в цепь тактирования вводят последовательное ограничительное сопротивление. Более подробно об этом будет сказано в следующем разделе.

Как видно из вышесказанного, большинство электрических характеристик связано с нагрузочной емкостью. В реальной жизни значение нагрузочной емкости определяется конкретной схемой. То же самое можно сказать и об отрицательном сопротивлении. Чтобы лучше разобраться в этих параметрах, рассмотрим конкретный пример схемы тактирования для микроконтроллеров производства компании STMicroelectronics.

Генератор Пирса, нагрузочная емкость и отрицательное сопротивление

Рис. 3. Реализация генератора Пирса для микроконтроллеров STM8 и STM32 от STMicroelectronics

Рис. 3. Реализация генератора Пирса для микроконтроллеров STM8 и STM32 от STMicroelectronics

Для тактирования микроконтроллеров чаще всего используется схема генератора Пирса, которая состоит из инвертора, кварцевого резонатора, двух конденсаторов (CL1 и CL2), резистора (RF), включенного параллельно инвертору, и последовательного сопротивления Rext. Рассмотрим особенности этой схемы на примере микроконтроллеров STM8 и STM32 производства STMicroelectronics (рисунок 3).

Параллельный резистор RF, нужен, чтобы обеспечить работу инвертора в линейном режиме и не допускать насыщения. В микроконтроллерах STM8 и STM32 инвертор и резистор RF интегрированы в микроконтроллер, и пользователю остается добавить кварцевый резонатор, нагрузочные емкости и последовательный резистор Rext.

Резистор Rext используется для ограничения нагрузочного тока IQ через резонатор, чтобы не допустить превышения максимального уровня возбуждения DL. Однако прежде, чем выбрать номинал этого сопротивления, следует разобраться с емкостью нагрузки CL.

Как видно из схемы, изображенной на рисунке 3, нагрузочная емкость CL зависит от CL1 и CL2, а также от паразитной емкости CS, которая характеризует емкость проводников на печатной плате и емкость выводов микроконтроллера. STMicroelectronics рекомендует использовать для расчетов ориентировочное значение CS = 10 пФ. С учетом схемы включения полная емкостная нагрузка может быть определена следующим образом (формула 7) [1]:

$$C_{L}=\frac{C_{L1}\times C_{L2}}{C_{L1}+C_{L2}}+C_{S}\qquad{\mathrm{(}}{7}{\mathrm{)}}$$

В итоге, зная рекомендованное значение емкостной нагрузки (из документации на резонатор), можно определить нагрузочные емкости CL1 и CL2. Например, если производитель кварцевого резонатора указал значение CL = 15 пФ, а CS = 10 пФ то выражение имеет следующее значение:

$$\frac{C_{L1}\times C_{L2}}{C_{L1}+C_{L2}}=C_{L}-C_{S}=15\hspace{0.25em}пФ-10\hspace{0.25em}пФ=5\hspace{0.25em}{пФ}$$

Обычно выбирают CL1 = CL2, тогда CL1 = CL2= 10 пФ.

Зная реальную нагрузочную емкость, можно рассчитать допустимый ток. Однако при работе с осциллографом удобнее использовать не ток, а напряжение (формула 8):

$$I_{QRMS}=2\pi F\times V_{RMS}\times C_{tot}\Rightarrow V_{RMS}=\frac{I_{QRMS}}{2\pi F\times C_{tot}}\qquad{\mathrm{(}}{8}{\mathrm{)}}$$

где \(C_{tot}=C_{L1}+\frac{C_{S}}{2}+C_{probe}\) – общая емкость системы с учетом емкости щупа осциллографа Cprobe.

Переходя к пиковым значениям (формула 9):

$$V_{RMS}=\frac{V_{pp}}{2\sqrt{2}}\Rightarrow V_{pp}=\frac{I_{QRMS}\times \sqrt{2}}{\pi F\times C_{tot}}\qquad{\mathrm{(}}{9}{\mathrm{)}}$$

Используя, формулы 6 и 9, получаем формулу 10 для расчета допустимого пикового напряжения на резонаторе:

$$V_{pp}=\frac{\sqrt{\frac{2\times DL}{ESR}}}{\pi F\times C_{tot}}\qquad{\mathrm{(}}{10}{\mathrm{)}}$$

Далее для задания пикового напряжения необходимо использовать переменный резистор Rext. Меняя его сопротивление, нужно добиться появления на осциллографе колебаний с амплитудой, не превышающей значения, рассчитанного по формуле (10). Для первого ориентировочного номинала Rext можно воспользоваться значением формулы 11 [1]:

$$R_{ext}=\frac{1}{2\pi F\times C_{L2}}\qquad{\mathrm{(}}{11}{\mathrm{)}}$$

Например, для генератора 8 МГц и CL2 = 15 пФ, Rext = 1326 Ом. Однако это значение следует проверить опытным путем.

Если сопротивление Rext слишком мало, то резонатор может выйти из строя из-за превышения допустимого значения DL. Если сопротивление Rext слишком велико, генерация тактового сигнала не начнется вовсе. Чтобы оценить возможность генерации тактового сигнала, вводят понятие отрицательного сопротивления. Отрицательное сопротивление (Negative resistance) позволяет судить о пригодности той или иной схемы тактирования для получения устойчивого сигнала.

Словом, построение системы тактирования – непростая задача, даже малейшие отклонения номиналов могут негативно сказаться на характеристиках тактового сигнала. Все это усугубляется влиянием паразитных параметров платы и самой тактируемой микросхемы. В результате резонатор может работать нестабильно или даже возбуждаться на более высоких гармониках. Чтобы избежать проблемы, необходимо следовать рекомендациям от производителей микроконтроллеров, а также использовать качественную продукцию от надежных поставщиков кварцевых резонаторов.

Компания NDK тщательно следит за совместимостью своих резонаторов с наиболее распространенными контроллерами и даже выполняет тестирование совместимости по требованию заказчика. Информация, предоставляемая NDK, поможет избежать проблем с тактированием.

Тестирование кварцевых резонаторов и измерение отрицательного сопротивления

Для измерения отрицательного сопротивления NDK использует стандартную схему (рисунок 4). В ней последовательно с кварцевым резонатором включен переменный резистор. Как было сказано выше, параллельный резистор RF может быть интегрирован в тестируемую микросхему.

Рис. 4. Схема измерения отрицательного сопротивления [5]

Рис. 4. Схема измерения отрицательного сопротивления [5]

В начале тестирования значение переменного резистора выставляют на 0 Ом и добиваются устойчивого тактового сигнала. Далее начинают плавно увеличивать сопротивление до тех пор, пока система не сможет нормально стартовать. Полученное таким образом сопротивление добавочного резистора и есть величина отрицательного сопротивления.

Если в результате проверки оказалось, что отрицательное сопротивление слишком мало, то колебания могут не возникнуть, и нужно изменить номиналы элементов в цепях тактирования.

На сайте компании NDK можно найти результаты тестирования различных контроллеров от ведущих производителей: NXP, Texas Instruments, ST Microelectronics, Renesas, Ambiq Micro, Cypress, Toshiba. Например, для микроконтроллера STM32F217IG был проведен тест на совместимость с резонатором 27 МГц NX3225GA. Рекомендованные значения нагрузочных емкостей CL1 = CL2 = 7 пФ, значение Rext = 390 Ом. Уровень возбуждения составил 10 мкВт, а отрицательное сопротивление 1510 Ом, притом что минимально допустимое значение для данного резонатора составляет 900 Ом.

Таким образом, компания NDK может помочь потребителям с построением системы тактирования и с решением возникающих проблем.

Кварцевые резонаторы от NDK

Компания выпускает кварцевые резонаторы трех основных групп:

  • часовые кварцевые резонаторы;
  • кварцевые резонаторы со встроенным датчиком температуры;
  • кварцевые резонаторы мегагерцевого диапазона.

Часовые кварцевые резонаторы выпускаются в трех корпусных исполнениях: 1,6×1 мм, 2×1,2 мм и 3,2×1,5 мм (таблица 1). Большая часть моделей предназначена для работы в диапазоне температур -40…85°С, однако существуют модели NX3215SA и NX3215SD, для которых температурный диапазон составляет -40…125°С, что делает их пригодными для автомобильных приложений.

Таблица 1. Часовые кварцевые резонаторы

Наименование Размер, мм Fном, кГц Точность при 25°С, 10-6 Tраб, °С
Д Ш В
NX1610SA 1,6 1 0,45 32,768 ±20 -40…85
NX2012SA 2 1,2 0,55 32,768 ±20 -40…85
NX3215SA 3,2 1,5 0,8 32,768 ±20 -40…85
NX3215SE 3,2 1,5 0,8 32,768 ±20 -40…85
NX3215SA 3,2 1,5 0,8 32,768 ±20 -40…125
NX3215SD 3,2 1,5 0,8 32,768 ±20 -40…125

Семейство кварцевых резонаторов со встроенным датчиком температуры включает пять серий, которые отличаются габаритами, точностью, температурной погрешностью и диапазоном рабочих температур. Линейка самых миниатюрных резонаторов NX1612SB имеет габариты всего 1,6 x1,2 мм и покрывает диапазон 26…76,8 МГц. Наиболее широкий диапазон частот имеет линейка NX2520SG – 16…80 МГц. Эта же линейка отличается и самым широким диапазоном рабочих температур -40…105°С (таблица 2).

Таблица 2. Кварцевые резонаторы со встроенным датчиком температуры

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Температурная погрешность, 10-6 Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NX1612SB 1,6 1,2 0,45 26 76,8 ±10 ±12 -30…85
NX2016SF 2 1,6 0,65 19,2 52 ±10 ±12 -30…85
NX2520SG 2,5 2 0,9 19,2 54 ±10 ±12 -30…85
NX2016SF 2 1,6 0,65 19,2 54 ±10 ±25 -40…105
NX2520SG 2,5 2 0,9 16 80 ±10 ±25 -40…105

Семейство кварцевых резонаторов мегагерцевого диапазона является самым многочисленным и объединяет 26 серий с разными характеристиками (таблица 3):

  • с частотами 3,1375…150 МГц;
  • с начальной погрешностью частоты от ± 10 ppm;
  • с температурной погрешностью от ± 5 ppm/°С;
  • с габаритами от 1,2×1 мм;
  • с диапазоном температур до -40…150°С.

Серия NX1210AB отличается рекордно компактными габаритами – всего 1,2×1 мм, при этом погрешность частоты для резонаторов оказывается весьма низкой – ± 10 ppm.

Таблица 3. Кварцевые резонаторы мегагерцевого диапазона

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Температурная погрешность, 10-6 Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NX1210AB 1,2 1 0,25 26 52 ±10 ±15 -30…85
NX1612SA 1,6 1,2 0,3 24 80 ±10 ±15 -30…85
1,6 1,2 0,3 24 80 ±15 ±50 -40…125
NX2016SA 2 1,6 0,45 16 80 ±10 ±25 -40…85
±15 -10…75
NX2016GC 2 1,6 0,8 16 50 ±50 ±150 -40…150
NX2016SA 2 1,6 0,45 20 80 ±15 ±50 -40…125
NX2520SA 2,5 2 0,5 16 80 ±15 ±25 -40…85
16 54 ±10 ±10 -20…75
NX3225SA 3,2 2,5 0,55 12 64 ±15 ±25 -40…85
16 54 ±10 ±10 -20…75
40 150 ±20 ±25 -40…85
NX3225GA 3,2 2,5 0,75 9,84 50 ±20 ±30 -40…85
3,2 2,5 0,75 9,8 50 ±50 ±150 -40…150
NX3225GB 3,2 2,5 0,75 12 50
NX3225GD 3,2 2,5 1 7,98 12
NX3225SA 3,2 2,5 0,55 12 50 ±15 ±50 -40…125
NX3225SC 3,2 2,5 0,6 9,8433 50
NX5032GA 5 3,2 1,3 8 49,99 ±30 ±50 -40…85
8 55 ±20 ±30 -10…70
NX5032GB 5 3,2 1 12 55 ±20 ±30 -10…70
NX5032SA 4,9 3,1 0,75 11,0592 40 ±10 ±10 -20…75
5 3,2 1,3 8 40 ±50 ±150 -40…150
NX5032SD 4,9 3,1 0,9 9,75 40 ±15 ±50 -40…125
NX8045GB 8 4,5 1,8 4 40 ±30 ±50 -40…85
±20 ±30 -10…70
NX8045GE 8 4,5 2 4 8 ±50 ±150 -40…150
NX8045GB 8 4,5 1,8 8 40 ±50 ±150 -40…150
AT-41 11,05 4,7 3,68 3,1375 74,1 ±20 ±30 -10…70
AT-41CD2 11,4 4,8 4 ±20 ±30 -10…70
NR-2C 7,9 3,2 6 10 150 ±10 ±5 -10…60
NR-2B 7,9 3,2 8 10 100 ±10 ±5 -10…60

Кварцевым резонаторам производства NDK присущи отличное качество, малые габариты и достаточно высокая точность. Впрочем, для некоторых приложений требуется еще более высокая точность и температурная стабильность. Кроме того, как было показано выше, использование обычных резонаторов связано с некоторым риском нестабильности при неграмотной организации схемы тактового генератора. Самым простым решением перечисленных проблем будет использование готовых кварцевых генераторов от NDK.

Тактовые генераторы общего назначения от NDK

Тактовые генераторы общего назначения представляют собой простые генераторы с CMOS- и ТТЛ-выходами без дополнительных цепей компенсации температурной погрешности. По этой причине точность и погрешность таких генераторов оказываются на уровне традиционных кварцевых резонаторов.

Данную группу генераторов можно считать «рабочими лошадками» современной электроники, так как они используются в большинстве приложений, в которых нет повышенных требований к точности и диапазону рабочих температур: в контроллерах, компьютерной технике, измерительных приборах и так далее.

NDK выпускает несколько различных групп тактовых генераторов общего назначения.

Стандартные генераторы общего назначения – миниатюрные генераторы с диапазоном частот 1,5…80 МГц, температурным диапазоном до -40…125°С и стандартным диапазоном напряжений питания 1,8…3,3 В (таблица 4).

Таблица 4. Стандартные генераторы общего назначения

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NZ1612SH 1,6 1,2 0,6 1,5 80 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±50 -40…85
±25 -20…70
NZ2016SH 2 1,6 0,7 1,5 80 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±50 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60
NZ2520SH 2,5 2 0,9 1,5 80 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±50 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60
NZ2520SH 2,5 2 0,9 80 170 ±50 1,8…3,3 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60
NZ3225SH 3,2 2,5 0,9 1,5 80 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±50 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60

Часовые генераторы 32,768 кГц – группа миниатюрных генераторов с частотой 32,768 кГц, точностью до ±30 ppm и стандартным диапазоном напряжений питания 1,8…3,3 В (таблица 5).

Таблица 5. Стандартные часовые генераторы 32,768 кГц

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В
NZ2016SH 2 1,6 0,7 32,768 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±30 -40…85
NZ2520SH 2,5 2 0,9 32,768 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±30 -40…85
NZ3225SH 3,2 2,5 0,9 32,768 ±30 1,8…3,3 -40…85

Малопотребляющие часовые генераторы 32,768 кГц. Генераторы из этой группы имеют уровень потребления в десять раз меньший, чем у стандартных часовых генераторов (таблица 6). Например, часовой генератор NZ2016SH потребляет 260 мкА в активном режиме и 20 мкА в режиме ожидания, а малопотребляющий генератор NZ2016SHB потребляет в активном состоянии всего 20 мкА и 5 мкА в режиме ожидания.

Таблица 6. Малопотребляющие часовые генераторы 32,768 кГц

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В
NZ1612SHB 1,6 1,2 0,6 32,768 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±30 -40…85
NZ2016SHB 2 1,6 0,7 32,768 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±30 -40…85
NZ2520SHB 2,5 2 0,9 32,768 ±100 1,8…3,3 -40…125
±50 -40…105
±50 -40…85

Генераторы с двумя тактовыми выходами формируют сразу два тактовых сигнала: низкочастотный 32,768 кГц и высокочастотный сигнал мегагерцевого диапазона 16…32 МГц (таблица 7).

Таблица 7. Генераторы с двумя тактовыми выходами

Наименование Размер, мм F1ном, МГц F2ном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В
NZ2016SK 2 1,6 0,7 32,768 16…32 ±100 1,6…3,7 -40…85

Генераторы для автомобильных приложений. Генераторы NZ2520SHA сертифицированы в соответствии с требованиями AEC-Q100/Q200 и способны работать в диапазоне температур -40…125°С (таблица 8).

Таблица 8. Генераторы для автомобильных приложений

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NZ2520SHA 2,5 2 0,9 1,5 80 ±100 1,8…3,3 -40…125

Прецизионные тактовые генераторы. Линейка генераторов NZ2520SEA отличается минимальной начальной погрешностью частоты не хуже ±15 ppm (таблица 9).

Таблица 9. Прецизионные тактовые генераторы

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NZ2520SEA 2,5 2 0,9 2,75 54 ±15 1,8…3,3 -40…85

Генераторы с пониженным уровнем фазового шума отличаются малой погрешностью частоты от ±20 ppm и низким фазовым шумом (таблица 10). Например, уровень фазового шума для генератора NZ2016SD составляет-146 дБ/Гц в полосе ±1 кГц и -157 дБ/Гц в полосе ±100 кГц при питании 3,3 В, температуре 25°C и частоте резонатора Fout = 26 МГц.

Таблица 10. Генераторы с пониженным уровнем фазового шума

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NZ2016SD 2 1,6 0,7 1,5 60 ±50 1,8…3,3 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60
NZ2520SD 2,5 2 0,9 1,5 80 ±50 1,8…3,3 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60
NZ3225SD 3,2 2,5 0,9 1,5 80 ±50 1,8…3,3 -40…85
±30 -10…70
±20 -10…60

Генераторы с ультранизким уровнем фазового шума. Серия NZ2520SDA имеет фазовый шум -164 дБ/Гц в полосе ±1 кГц и -169 дБ/Гц в полосе ±100 кГц при питании 3,3 В, температуре 25°C и частоте резонатора Fout = 22,5792 МГц (таблица 11).

Таблица 11. Генераторы с ультранизким уровнем фазового шума

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NZ2520SDA 2,5 2 0,9 20 50 ±50 1,8…3,3 -40…85

Генераторы с ультранизким напряжением питания. Если в стандартных генераторах диапазон напряжений питания составляет 1,8…3,3 В, то у генераторов данной группы минимальный уровень напряжения составляет всего 0,9 В (таблица 12).

Таблица 12. Генераторы с ультранизким напряжением питания

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. макс
NZ2016SF 2 1,6 0,7 1,5 50 ±50 0,9…1,5 -40…85
±30 -10…70
NZ2520SF 2,5 2 0,9 1,5 50 ±50 0,9…1,5 -40…85
±30 -10…70
NZ3225SF 3,2 2,5 0,9 1,5 50 ±50 0,9…1,5 -40…85
±30 -10…70

Малопотребляющие высокочастотные генераторы. Потребление тока у генераторов этой группы оказывается на порядок меньшим, чем у стандартных моделей (таблица 13). Например, потребление стандартного генератора NZ2016SH в активном режиме составляет 2,5…9 мА, в то время как малопотребляющие генераторы NZ2016SJ имеют ток потребления всего 0,92…1,78 мА.

Таблица 13. Малопотребляющие высокочастотные генераторы

Наименование Размер, мм Fном, МГц Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NZ2016SJ 2 1,6 0,7 6 40 ±30 1,8 -40…85
NZ2520SJ 2,5 2 0,9 5 40 ±30 1,8 -40…85
NZ3225SJ 3,2 2,5 0,9 5 40 ±30 1,8 -40…85

Генераторы общего назначения 5х3,2 мм с фиксированным напряжением питания имеют фиксированные напряжения питания 1,8/2,5/3,3/5 В, широкий диапазон частот 2,5…70 МГц и стандартное корпусное исполнение 5х3,2 мм (таблица 14).

Таблица 14. Генераторы общего назначения 5х3,2 мм с фиксированным напряжением питания

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Uпит, В Tраб, °С Точность, 10-6
Д Ш В Мин. Макс.
2725N 5 3,2 1 2,5 70 CMOS 5 -20…70 ±100
5 3,2 1 2,5 70 CMOS 5 -10…70 ±50
5 3,2 1 2,5 70 CMOS 5 -10…60 ±30
2735N 5 3,2 1 2,5 70 TTL 5 -20…70 ±100
5 3,2 1 2,5 70 TTL 5 -10…70 ±50
5 3,2 1 2,5 70 TTL 5 -10…60 ±30
2725T 5 3,2 1 2,5 125 CMOS 3,3 -20…70 ±100
5 3,2 1 2,5 125 CMOS 3,3 -10…70 ±50
5 3,2 1 2,5 75 CMOS 3,3 -40…85 ±50
5 3,2 1 2,5 75 CMOS 3,3 -40…85 ±100
5 3,2 1 2,5 75 CMOS 3,3 -40…105 ±100
5 3,2 1 2,5 75 CMOS 3,3 -10…70 ±30
5 3,2 1 22 44 CMOS 3,3 -10…70 ±25
2725Q 5 3,2 1 2,5 125 CMOS 2,5 -10…70 ±50
5 3,2 1 2,5 125 CMOS 2,5 -20…70 ±100
2725Z 5 3,2 1 2,5 40 CMOS 1,8 -20…70 ±100
5 3,2 1 2,5 40 CMOS 1,8 -10…70 ±30
5 3,2 1 2,5 40 CMOS 1,8 -10…70 ±50

Тактовые генераторы общего назначения имеют CMOS- или ТТЛ-выходы. Если требуются высокочастотные тактовые сигналы LVDS/HCSL/LVPECL, то следует воспользоваться генераторами SPXO.

Кварцевые генераторы SPXO от NDK

Кварцевые генераторы SPXO (Simple Packaged Crystal Oscillator) представляют собой генераторы без дополнительных цепей компенсации температурной погрешности. Точность и погрешности SPXO идентичны характеристикам традиционных кварцевых резонаторов. Их главной отличительной чертой являются выходные тактовые сигналы LVDS/HCSL/LVPECL.

Стандартные генераторы SPXO. Данная группа объединяет генераторы SPXO с выходными сигналами LVDS/HCSL/LVPECL, напряжениями питания 2,5/3,3 В и диапазоном частот 62,2…220 МГц (таблица 15).

Таблица 15. Стандартные генераторыSPXO

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Uпит, В Tраб, °С Точность, 10-6
Д Ш В Мин. Макс.
NP3225SA 3,2 2,5 0,9 100 170 LVPECL +2,5/+3,3 -40…85 ±50
NP3225SB 3,2 2,5 0,9 100 170 LVDS +2,5/+3,3 -40…85 ±50
NP3225SC 3,2 2,5 0,9 100 170 HCSL +2,5/+3,3 -40…85 ±50
NP5032SA 5 3,2 1,2 100 170 LVPECL +2,5/+3,3 0…70 ±25
0…85 ±50
-40…85 ±100
NP5032SB 5 3,2 1,2 100 170 LVDS +2,5/+3,3 0…70 ±25
0…85 ±50
-40…85 ±100
NP5032SC 5 3,2 1,2 100 170 HCSL +2,5/+3,3 0…70 ±25
0…85 ±50
-40…85 ±100
7311S 7 5 1,7 62,5 220 LVDS +2,5 -40…85 ±50
±100
0…85 ±50
±100
0…70 ±25
7 5 1,7 62,5 220 LVDS +3,3 -40…85 ±50
±100
0…85 ±50
±100
0…70 ±25
7 5 1,7 62,5 220 LVPECL +2,5 -40…85 ±50
±100
0…85 ±50
±100
0…70 ±25
7 5 1,7 62,5 220 LVPECL +3,3 -40…85 ±50
±100
0…85 ±50
±100
0…70 ±25

Программируемые генераторы SPXO. Главной отличительной чертой данных генераторов (таблица 16) является возможность программирования выходной частоты с помощью I²C.

Таблица 16. Программируемые генераторы SPXO

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С
Д Ш В Мин. Макс.
NP5032S 5 3,2 1,2 15 2100 PECL ±10, ±20, ±50 +1,8/+2,5/+3,3/ -40…85
LVDS
CML
15 700 HCSL
15 200 CMOS
NP7050S 7 5 1,6 15 2100 PECL ±10, ±20, ±50 +1,8/+2,5/+3,3/ -40…85
LVDS
CML
15 700 HCSL
15 200 CMOS

Стандартные тактовые генераторы и генераторы SPXO имеют точность на уровне обычных кварцевых резонаторов. Однако существуют приложения, в которых требуется минимальная погрешность частоты и повышенная температурная стабильность, например, для GPS-приемопередатчиков. Для таких приложений следует использовать более стабильные термокомпенсированные генераторы TCXO.

Термокомпенсированные генераторы TCXO от NDK

TCXO (Temperature-Compensated Crystal Oscillator) имеют в своем составе цепи компенсации температурной погрешности.

По типу компенсации TCXO можно разделить на две группы: аналоговые и LSI (Large Scale Integration). Аналоговые TCXO используют дополнительные RC-цепочки и встроенные термисторы для отслеживания температуры и коррекции частоты. В LSI используется цифровой блок с модулем памяти.

Существует множество приложений, где требуется повышенная стабильность:

  • мобильные телефоны;
  • GPS;
  • мобильные рации;
  • спутниковые системы;
  • измерительное оборудование, например, генераторы частоты и анализаторы спектра, и так далее.

Компания NDK также выпускает генераторы VC-TCXO (Voltage-Controlled TCXO). Это TCXO-генераторы, частота которых изменяется с помощью управляющего напряжения.

TCXO с расширенным температурным диапазоном. Главной отличительной особенностью этой группы генераторов является широкий диапазон рабочих температур -40…105°C (таблица 17). Температурная погрешность для генераторов NT2016SE и NT2520SE составляет ±0,5 ppm.

Таблица 17. TCXO с расширенным температурным диапазоном

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT2016SE 10 52 2 1,6 0,8 -40…85 ±0,5 1,8 2,2
NT2520SE 10 52 2,5 2 0,9 -40…85 ±0,5 1,8 2,2

TCXO с парой выходных каналов при одинаковой частоте сигнала. Серия NT2016SC имеет пару выходов с идентичной частотой сигнала. Погрешность частоты для этих генераторов составляет ±2 ppm (таблица 18).

Таблица 18. TCXO с парой выходных каналов одинаковой частоты

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT2016SC 10 52 2 1,6 0,8 -30…85 ±2,0 1,8 2,4

Низковольтные генераторы TCXO с функцией включения EN. Генераторы NT2016SB имеют минимальный уровень напряжения питания 1,2 В, в то время как для большинства остальных моделей минимальное напряжение составляет 1,8 В (таблица 19). Также эти генераторы имеют вход разрешения EN.

Таблица 19. Низковольтные генераторы TCXO с функцией включения EN

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT2016SB 10 40 2 1,6 0,8 -30…85 ±0,5 1,2 2

TCXO с выходом датчика температуры и функцией включения EN. Генераторы NT2016SD снабжены выходом датчика температуры. Напряжение на нем составляет0,95 В при 25°C, далее напряжение изменяется с коэффициентом -8,7 мВ/°C (таблица 20). Также генераторы NT2016SD имеют функцию разрешения работы EN.

Таблица 20. TCXO с выходом датчика температуры и функцией включения EN

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT2016SD 10 52 2 1,6 0,8 -30…5 ±0,5 1,8 2

TCXO с CMOS-выходом и функцией включения EN. Генераторы NT2520SC способны работать с напряжением питания 1,8 или 3,3 В и имеют вход разрешения работы EN (таблица 21).

Таблица 21. TCXO с CMOS-выходом и функцией включения EN

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT2520SC 10 52 2,5 2 0,9 -30…85 ±2.5 1,8 10
3,3

VC-TCXO с функцией автоподстройки частоты (AFC) имеют дополнительный вход для подстройки частоты с помощью внешнего напряжения (таблица 22).

Таблица 22. VC-TCXO с функцией автоподстройки частоты (AFC)

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT1612AA 26 52 1,6 1,2 0,55 -30…85 ±2,0 1,8 2
NT2016SA 10 52 2 1,6 0,8 -30…85 ±2,0 1,8 2
NT2520SB 10 52 2,5 2 0,9 -30…85 ±2,0 1,8 2
-30…85 2,8
NT3225SA 10 40 3,2 2,5 1 -30…75 ±2,5 3 1,7
NT5032SC 12 26 5 3,2 1,5 -30…75 ±2,5 3 1,5

TCXO для прецизионных GPS-приложений. Данные генераторы используются в приложениях, в которых требуется получить максимально стабильный тактовый сигнал. Для этой группы генераторов температурная погрешность составляет 0,5 ppm (таблица 23).

Таблица 23. TCXO для прецизионных GPS-приложений

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT1612AA 26 52 1,6 1,2 0,55 -30…85 ±0,5 1,8 2
NT1612AB 26 52 1,6 1,2 0,55 -30…85 ±0,5 1,8 2
-30…85
NT2016SA 10 52 2 1,6 0,8 -30…85 ±0,5 1,8 2
NT2016SB 10 52 2 1,6 0,8 -30…85 ±0,5 1,8 2
-30…85
NT2520SB 10 52 2,5 2 0,9 -30…85 ±0,5 1,8 2
-30…85 2,8
NT2520SD 10 52 2,5 2 0,9 -30…85 ±0,5 1,8 2
-30…85
NT3225SA 10 40 3,2 2,5 1 -30…85 ±0,5 1,8 1,7
-30…85 2,8

TCXO с функцией включения EN – группа стандартных TCXO с функцией разрешения работы EN (таблица 24).

Таблица 24. TCXO с функцией включения EN

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT2016SB 10 52 2 1,6 0,8 -30…85 ±2,0 1,8 2
NT2520SD 10 52 2,5 2 0,9 -30…85 ±2,0 1,8 2

Стандартные TCXO – группа TCXO с температурной погрешностью±2,5 ppm (таблица 25).

Таблица 25. Стандартные TCXO

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT3225SA 10 40 3,2 2,5 1 -30…75 ±2,5 1,8 1,7
3

Сверхстабильные TCXO для базовых станций используются в приложениях с самыми жесткими требованиями к стабильности частоты. Например, генераторы NT5032BA имеют температурную погрешность всего ±0,07 ppm (таблица 26).

Таблица 26. Сверхстабильные TCXO

Наименование Fном, МГц Размер, мм Tраб, °С Температурная погрешность, 10-6 Uпит, В Iпит, макс., мА
Мин. Макс. Д Ш В
NT5032BA
(c E/D)
10 26 5 3,2 1,8 -10…70 ± 0,07 3,3 6
10 40 5 3,2 1,8 -40…85 ± 0,28 3,3 6
10 25 5 3,2 1,8 -40…105 ± 0,5 3,3 6
NT5032BB 10 26 5 3,2 1,8 -10…70 ± 0,07 3,3 6
10 40 5 3,2 1,8 -40…85 ± 0,28 3,3 6
10 25 5 3,2 1,8 -40…105 ± 0,5 3,3 6
NT7050BB 10 26 7 5 2 -10…70 ± 0,07 3,3 6
10 40 7 5 2 -40…85 ± 0,28 3,3 6
10 25 7 5 2 -40…105 ± 0,5 3,3 6
NT7050BC
(c E/D)
10 26 7 5 2 -10…70 ± 0,07 3,3 6
10 40 7 5 2 -40…85 ± 0,28 3,3 6
10 25 7 5 2 -40…105 ± 0,5 3,3 6

Генераторы, управляемые напряжением VCXO

В структуре генераторов, управляемых напряжением VCXO (Voltage-Controlled Crystal Oscillator), последовательно с кварцевым резонатором помещены диоды, собственная емкость которых зависит от напряжения. Таким образом, прикладывая внешнее управляющее напряжение, можно изменять емкость диодов и подстраивать выходную частоту генератора. Диапазон подстройки для VCXO оказывается достаточно узким.

Стоит отметить, что VCXO не имеют температурной компенсации, поэтому их стабильность оказывается на уровне SPXO.

Генераторы VCXO чаще всего используются для построения ФАПЧ, схем модуляции и демодуляции.

Многочастотные VCXO-генераторы могут иметь сразу несколько центральных частот, вблизи которых можно вести подстройку (таблица 27). Выбор центральной частоты производится с помощью входов управления или по I²C. Генераторы производства NDK имеют различные типы выходных сигналов: PECL, LVDS, CML, HCSL, CMOS.

Таблица 27. МногочастотныеVCXO-генераторы

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С Iпит, макс., мА
Д Ш В Мин. Макс.
NV5032S 5 3,2 1,2 15 2100 PECL ±10, ±20, ±50 +1,8/+2,5/+3,3/ -40…85 100
LVDS
CML
15 700 HCSL
15 200 CMOS
NV7050S 7 5 1,6 15 2100 PECL ±10, ±20, ±50 +1,8/+2,5/+3,3/ -40…85 100
LVDS
CML
15 700 HCSL
15 200 CMOS

VCXO-генераторы с низким уровнем фазовых шумов. Данная группа генераторов отличается малым фазовым шумом и минимальным джиттером (таблица 28). Например, модели из линейки NV13M09WS имеют шум на уровне -144 дБ/Гц в полосе 1 кГц и -169 дБ/Гц в полосе 1 МГц.

Таблица 28. VCXO-генераторы с низким уровнем фазовых шумов

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С Iпит, макс.,, мА
Д Ш В Мин. Макс.
NV13M09WS 13,8 9,2 2,8 100 125 CMOS ±5 3,3 0…70 30
-40…85
NV13M09WT 13,8 9,2 5,5 100 125 CMOS ±5 3,3 0…70 30
-40…85

VCXO для стационарной связи предназначены в первую очередь для проводной телефонной связи (таблица 29).

Таблица 29. VCXO для стационарной связи

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С Iпит, макс., мА
Д Ш В Мин. Макс.
NV2520SA 2,5 2 0,9 1,25 80 CMOS ±50 3,3 -40…85 11
NV3225SA 3,2 2,5 0,9 1,25 80 CMOS ±50 3,3 -40…85 11

Малопотребляющие VCXO для стационарной связи предназначены для проводной телефонной связи (таблица 30).

Таблица 30. Малопотребляющие VCXO для стационарной связи

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С Iпит, макс., мА
Д Ш В Мин. Макс.
NV5032SB 5 3,2 1,2 1,25 62 CMOS ±50 3,3 -40…85 10
NV5032SA 5 3,2 1,2 62 170 CMOS ±50 3,3 -40…85 35
NV5032SC (Low Phase Noise) 5 3,2 1,2 100 200 LVPECL ±50 3,3 -40…85 65
NV7050SF 7 5 1,6 1,25 62 CMOS ±50 3,3 -40…85 10
122,88 35
NV7050SA 7 5 1,6 62 170 CMOS ±50 3,3 -40…85 35
7 5 1,6 100 200 LVPECL ±50 3,3 -40…85 65
7 5 1,6 122,88 122,88 LVPECL ±50 3,3 -40…105 65
7 5 1,6 80 170 LVPECL ±50 3,3 -40…85 85
NV11M09YA 11,4 9,6 3,9 75 800 LVPECL ±50 3,3 -40…+85 65
NV13M08YM 13,8 8,9 4,1 10 125 CMOS ±45 3,3 -40…85 30
NV13M09WK 13,8 9,2 2,8 10 125 CMOS ±45 3,3 -40…85 30
NV13M08YK 13,8 8,9 4,1 75 800 LVPECL ±50 3,3 -40…85 65
NV13M09WN 13,8 9,2 2,8 75 800 LVPECL ±50 3,3 -40…85 65

VCXO для оптической связи SONET, SDH, Ethernet. Генераторы NV13M08YN предназначены специально для оптической связи и имеют выходной сигнал LVPECL (таблица 31).

Таблица 31. VCXO для оптической связи SONET, SDH, Ethernet

Наименование Размер, мм Fном, МГц Выход Точность, 10-6 Uпит, В Tраб, °С Iпит, макс., мА
Д Ш В Мин. Макс.
NV13M08YN 13,8 8,9 4,1 1600 2200 LVPECL ±70 3,3 -10…85 150

ПАВ-фильтры от NDK

ПАВ-фильтры (SAW) используют эффект поверхностных акустических волн (ПАВ), и являются обязательным элементом практически для всех радиопередающих систем. Функционал ПАВ-фильтра соответствует функционалу КИХ-фильтра.

В качестве полосового фильтра ПАВ применяют в самых различных приложениях, таких как: мобильные и базовые станции для GSM, CDMA, W-CDMA и прочих; приемопередатчики GPS и GLONASS; спутниковые системы связи; кабельное и спутниковое телевидение и так далее.

Основными характеристиками полосовых ПАВ-фильтров являются:

  • центральная частота, Fном (обычно лежит в диапазоне 1 МГц…3 ГГц);
  • полоса пропускания (зависит от конкретного приложения, например, ширина полосы для цифрового телевидения составляет единицы МГц, а для базовых станций достигает десятков МГц);
  • вносимые потери (как и каждый фильтр, ПАВ вносит затухание). Для продуктов от NDK этот параметр начинается от 1,5 дБ (WFB40R0881CE);
  • неравномерность АЧХ;
  • подавление за полосой пропускания;
  • тип подложки;
  • диапазон рабочих температур;
  • тип корпуса.

ПАВ-фильтры для беспроводного цифрового телевидения имеют центральную частоту 37,15 или 56,857 МГц, при этом ширина полосы составляет ±2,79 МГц (таблица 32).

Таблица 32. ПАВ-фильтры для беспроводного цифрового телевидения

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложение
Д Ш В
WF555E0037KB 37,15 ±2,79 34 51,5 31,5 7,6 Цифровое телевидение
WFA18B0037KB 37,15 ±2,79 30 45,5 12,5 9 Цифровое телевидение
WF994A0056RC 56,857 ±2,81 30 25,5 13,5 6,4 Цифровое телевидение

ПАВ-фильтры для базовых станций GSM и WCDMA закрывают диапазон частот 707…2655 МГц, а ширина пропускания начинается с 10 МГц (таблица 33).

Таблица 33. ПАВ-фильтры для базовых станций GSM и WCDMA

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложение
Д Ш В
WFB39A0836CE 836,5 25 2 3 3 1,05 Базовые станции GSM850
WFB41A0895CD 895,5 39 2,7 3 3 1,25 Базовые станции RGSM
WFB40A1950CD 1950 60 2,5 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand1
WFB40B1880CD 1880 60 2,5 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand2
WFB40C1747CD 1747,5 75 2,8 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand3
WFB40D1732CE 1732,5 45 3,3 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand4
WFB40E0836CE 836,5 25 2,2 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand5
WFB40R0881CE 881,5 25 1,5 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand5_DL
WFB40F2535CE 2535 70 3,3 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand7
WFB40W2655CE 2655 70 2,5 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand7_DL
WFB40G0897CD 897,5 35 2,8 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand8
WFB40S0942CD 942,5 35 2,1 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand8_DL
WFB40J1740CD 1740 60 2,8 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand10
WFB40K0707CE 707 18 2 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand12
WFB40L0782CE 782 10 2,8 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand13
WFB40T0847CD 847 30 2 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand20_UL
WFB40N1900CE 1900 40 3 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand39
WFB40P2350CD 2350 100 2,4 3 3 1,05 Базовые станции WCDMABand40
WFB40M0787CE 787,5 21 2 3 3 1,05 Базовые станции WCDMA

ПАВ-фильтры для базовых станций WiMAX и IF работают в диапазоне 70…260,1 МГц, а ширина пропускания может быть менее 1 МГц (таблица 34).

Таблица 34. ПАВ-фильтры для базовых станций WiMAX и IF

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложение
Д Ш В
WFA47A0140CE 140 3,125 11 13,3 6,5 1,8 Базовые станции WiMAX
WFA47C0140CD 140 6,25 12,5 13,3 6,5 1,8 Базовые станции WiMAX
WF872G0140CB 140 16 13 13,3 6,5 1,8 Базовые станции IF
WFE23A0153CB 153,6 26 10,5 7 5 1,35 Базовые станции IF
WFE23B0153CB 153,6 36 12 7 5 1,35 Базовые станции IF
WFE23C0192CB 192 46 11,5 7 5 1,35 Базовые станции IF
WFA07B0070CE 70 0,8 10 13,3 6,5 1,8 Рации
WF789A0248CE 248,1 4 6 5,2 4,8 1,3 Беспроводной обмен данными
WF789B0260CE 260,1 4 6 5,2 4,8 1,3 Беспроводной обмен данными

ПАВ-фильтры для мобильных радиопередатчиков. Данная группа фильтров отличается весьма малым уровнем потерь, – от 2,4 дБ, – и узкой полосой пропускания – от 3 МГц (таблица 35).

Таблица 35. ПАВ-фильтры для мобильных радиопередатчиков

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложения
Д Ш В
WFB17B0860CE Filter1:769 14 2,6 3 3 1,05 Рации
Filter2:860.5 19 2,7
WFB17F0767CD Filter1:758 14 2,6 3 3 1,05 Рации
Filter2:767 31 3,3
WFB17D0890CC Filter1:769 14 2,6 3 3 1,05 Рации
Filter2:809.5 31 3,3
WFB17G0856CE Filter1:772 8 2,6 3 3 1,05 Рации
Filter2:856 10 2,7
WFA10A0809CD 809,5 31 3,5 3 3 1,25 Рации
WFA57A0841CH 841 3 5 3 3 1,25 Рации
WFB17A0817CE Filter1:801.5 15 2,4 3 3 1,05 Рации
Filter2:817 16 2,6
WFB17C0860CE Filter1:815 20 2,7 3 3 1,05 Рации
Filter2:860.5 19 2,7
WFB17E0860CE Filter1:772 8 2,6 3 3 1,05 Рации
Filter2:860.5 19 2,7
WFD23A0860CE 860,5 19 3 3 3 1,05 Рации
WFC11B0922CG 922,5 ±2 3,5 3 3 1,05 Рации

ПАВ-фильтры для маломощных IF-радиопередатчиков предназначены для работы в составе приемопередатчиков, работающих в нелицензируемых диапазонах частот (таблица 36).

Таблица 36. ПАВ-фильтры для маломощных радиопередатчиков

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложение
Д Ш В
WF871B0421CD 421,9 ±0,5 2 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WFA17A0422CL 421,9 ±0,5 3,5 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WF871P0426CD 426 ±0,5 2 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WFC93C0426CL 426 ±0,5 3,5 3 3 1,05 Маломощные радиопередатчики
WF871E0428CD 428 ±2,0 2,5 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WF871Q0429CD 429,42 ±0,5 2 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WFC93A0429CL 429,55 ±0,4 3,5 3 3 1,05 Маломощные радиопередатчики
WFC93B0429CL 429,42 ±0,5 3,5 3 3 1,05 Маломощные радиопередатчики
WF871L0433CD 433,92 ±0,87 2 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WF871G0440CD 440 ±0,5 2 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WF998C0915CE 915 26 2,5 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WFC30A0915FE 915 26 2,8 1,4 1,1 0,5 Маломощные радиопередатчики
WFB69A0866CF 866,5 7 2,5 3 3 1,25 Маломощные радиопередатчики
WFC30B0924FF 924 8 3,2 1,4 1,1 0,5 Маломощные радиопередатчики
WFC48B0920CE 920,1 6,8 3 3 3 1,05 RFID
WFD51A0920FE 920,1 6,8 3 1,4 1,1 0,5 RFID
WFC48A0954CF 954 ±4 3 3 3 1,05 RFID
WFC58B0169CK 169,4375 ±0.0375 6 5,2 4,8 1,3 Умные счетчики
WFD14C0925CG 925,8 4,6 3 3 3 1,05 Умные счетчики
WFD79C0925FG 925,8 4,6 3 1,4 1,1 0,5 Умные счетчики
WFA27C0869CH 869 2 3,9 3 3 1,25 Дистанционные пульты управления
WFD79A0869FH 869 2 3,9 1,4 1,1 0,5 Системы сигнализации

ПАВ-фильтры для автомобильных приложений. Большинство ПАВ-фильтров из этой группы сертифицированы в соответствии с AEC-Q200. Широкий диапазон температур -40…85°С позволяет применять их в навигаторах, системах дистанционного управления центральным замком, в приемниках спутникового радио и так далее (таблица 37).

Таблица 37. ПАВ-фильтры для автомобильных приложений

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложение
Д Ш В
WFC68D0315CH 315 0,8 2,4 3 3 1,05 Беспроводное управление центральным замком
WFG99A0433CG 433,92 1,71 1,9 3 3 1,05 Беспроводное управление центральным замком
WFC68K0433CJ 433,92 0,8 2,4 3 3 1,05 Беспроводное управление центральным замком
WFC75A1472CE 1472 40 2,6 3 3 1,05 Спутниковое радио
WFF93A1582UE 1582,355 46,61 2 1,4 1,1 0,6 GPS/GLONASS/BEIDOU
WFC38E1588CD 1588 56 2 3 3 1,05 GPS/GLONASS/BEIDOU

Антенные переключатели ПАВ необходимы как для одновременного совместного использования антенны приемником и передатчиком, так и для электрической изоляции приемного и передающего тракта. В частотной характеристике таких устройств есть две зоны пропускания (таблица 38).

Таблица 38. Антенные переключатели ПАВ

Наименование Fном, МГц Ширина полосы, МГц Потери, дБ Размер, мм Приложение
Д Ш В
WXC43Z1486FE Rx 1485,9 20 2,6 2 1,6 0,55 Мобильная связь
Tx 1437,9 20 2 1,5 ГГц диапазон Band11
WXC44Z1503FF Rx 1503,4 15 2,5 2 1,6 0,55 Мобильная связь
Tx 1455,4 15 1,9 1,5 ГГц диапазон Band21
WXA08A2120FF Rx 2120 20 2,2 2 1,6 0,65 Мобильная связь
Tx 1930 20 1,7 2 ГГц диапазон
WXC90Z2132FE Rx 2132,5 45 2,5 2 1,6 0,55 Мобильная связь
Tx 1732,5 45 2 1,7/2 ГГц диапазон Band4

Изготовление кварцевых кристаллов

NDK является одним из крупнейших производителей кварцевых резонаторов и генераторов, при этом выращивание кварцевых кристаллов остается основной специализацией компании с момента ее основания. Более того, NDK поставляет свои кристаллы другим производителям резонаторов и генераторов, которые занимаются только лишь распиловкой и монтажом кристаллов в корпус.

Компания NDK изготавливает синтетические кварцевые кристаллы в автоклаве вертикального типа (высокотемпературная печь высокого давления) с использованием метода гидротермического синтеза. Автоклав разделяется перегородкой на два отсека – верхний и нижний. Затравки для выращивания кристаллов помещают в верхний отсек (зону роста), а материалы для наращивания – в нижнюю (зону растворения).

При подготовке к производству разбавленный щелочной раствор выливают в нижнюю часть автоклава, где уже помещены материалы для наращивания, после чего начинают разогрев. Когда температура верхнего отсека автоклава достигает 300…320°С, а нижнего – 380…400°С, щелочной раствор расширяется, а давление поднимается до 130…145 МПа.

Из-за высокой температуры и давления материалы в нижней части автоклава растворяются в щелочи, становясь насыщенным раствором SiO2. Из-за разности температур начинается конвекция, и насыщенный раствор поднимается вверх. Когда раствор достигает верхнего отсека автоклава, он становится перенасыщенным из-за более низкой температуры в зоне роста и SiO2 кристаллизуется на затравочном кристалле. Затем раствор возвращается в нижний отсек автоклава и вновь насыщается. Далее цикл повторяется. Циклический процесс приводит к последовательному росту синтетических кристаллов кварца.

Когда кристалл выращен, происходит его распиловка по определенным направлениям, после чего срезы упаковываются в корпус.

Заключение

Компания NDK является одним из самых крупных и авторитетных производителей тактирующих компонентов. Сейчас NDK выпускает широкую номенклатуру кварцевых резонаторов, тактовых генераторов, SPXO, TCXO, VCXO, FCXO, ПАВ-фильтров, оптических компонентов и прочего.

NDK не только производит тактирующие компоненты, но и проводит тесты на совместимость с микросхемами различных производителей, например, NXP, Texas Instruments, STMicroelectronics, Renesas, ambiqmicro, Cypress, Toshiba.

Литература

  1. Application note. Oscillator design guide for STM8AF/AL/S and STM32 microcontrollers. STMicroelectronics, 2017.
  2. Fredrik Kervel. Application Report. SWRA372C. Crystal Selection Guide. Texas Instruments, 2013.
  3. Reference Oscillator Crystal Requirements for MKW40 and MKW30 Device Series, Rev.0. NXP, 2015.
  4. AN0016: Oscillator Design Considerations, Rev.1.29. Silicon Labs, 2017.
  5. http://www.ndk.com.
Наличие на складах
Наименование Наличие Цена
STM809MWX6F (ST) -40% 771 111 0.0707 $ 4.26 руб. от 3 000 шт
STM32L051C8T6 (ST) 15 570 1.7406 $ 105.01 руб. от 250 шт
STM32F217IGH6 (ST) 4 836 17.29 $ 1043 руб. от 1 шт
NX3225GA-26MHZ-TI (NDK) 92 947 0.4355 $ 26.27 руб. от 15 000 шт
NX3215SA-32.768K-STD-MUA-8 (NDK) 33 801 0.2375 $ 14.33 руб. от 2 106 шт
NX2012SA 32.768KHZ STD-MUB-1 (NDK) 0
NX2520SG-19.2M-STD-CTX-1 (NDK) 6 758 0.9182 $ 55.39 руб. от 3 000 шт
NX1612SA26.000MSTDCIS1 (NDK) 3 000 2.4034 $ 144.99 руб. от 3 000 шт
NX2016SA-26M-STD-CZS-2 (NDK) 13 717 0.6290 $ 37.95 руб. от 6 000 шт
NX2520SA-32.000000MHZ (NDK) 218 721 0.8854 $ 53.42 руб. от 15 000 шт