Od oscylatorów kwarcowych po generatory MEMS. Przegląd źródeł częstotliwości taktowania urządzeń elektronicznych
| TechnikaZegar taktujący to "serce" większości urządzeń elektronicznych. Generuje on przebieg o określonej częstotliwości, będący sygnałem odniesienia lub synchronizacji bloków urządzenia. Dokładność i stabilność zegara bezpośrednio przekłada się na jakość realizowanych zadań. Dlatego wybór źródła częstotliwości taktowania nie jest sprawą błahą, tym bardziej że możliwości jest wiele, od generatorów LRC i ceramicznych, przez rezonatory kwarcowe, w tym oscylatory z pętlą fazową i czujnikami temperatury, aż po generatory MEMS.
Rezonatory ceramiczne i SAW
Gdy wymagania odnośnie dokładności schodzą na dalszy plan, a najważniejsze stają się takie kwestie jak np. koszt, miejsce zajmowane na płytce, czy mechaniczna wytrzymałość alternatywą dla kwarcu stają się np. rezonatory ceramiczne. Często wykorzystuje się je m.in. jako zegary w mikrokontrolerach. Rezonatory tego typu budowane są na bazie ferroelektrycznego materiału ceramicznego, na wierzchu i spodzie którego umieszcza się dwie elektrody.
Rys. 16. Wybierając źródło częstotliwości do danej aplikacji warto kierować się jej wymaganiami |
Alternatywą dla tradycyjnych rezonatorów kwarcowych są też oscylatory produkowane w technologii SAW (Surface Acoustic Wave) wykorzystującej propagację powierzchniowej fali akustycznej. Rezonatory tego typu składają się zazwyczaj z przetwornika palczastego (Inter Digital Transducer, IDT) oraz dwóch reflektorów, które odbijają falę akustyczną. W ten sposób powstaje między nimi fala stojąca (rys. 14). IDT oraz reflektory wytwarzane są w podłożu z kwarcu w procesie fotolitografii. Podobnie jak w przypadku "zwykłych" rezonatorów kwarcowych bardzo ważny jest kąt cięcia płytki. Całość umieszczana jest w ceramicznej obudowie.
Rezonatory SAW znajdują zastosowanie np. w urządzeniach do zdalnego sterowania. Ich zaletą w porównaniu np. do wcześniej omawianych oscylatorów kwarcowych i ceramicznych jest szerszy zakres częstotliwości, od 50 MHz do około 1 GHz. Pod względem odporności na wahania temperatury oraz początkowej dokładności parametry rezonatorów SAW plasują się między rezonatorami kwarcowymi, a oscylatorami LRC.
