Frekvencia-húzás kalkulátor kvarcokhoz

A kvarcfrekvencia-számító kiszámítja, hogy az áramkör tényleges terhelési kapacitása hogyan változtatja meg a kvarc frekvenciáját. Alapját a tényleges terhelési kapacitás képezi, amely a CL1 és CL2 terhelő kondenzátorokból, valamint a Cstray parazita szóráskapacitásból áll össze. Ezzel becsülhető a frekvenciaeltérés a műszaki adatlapban szereplő névleges terhelési kapacitáshoz képest. Az oldal emellett megjeleníti a húzási görbét is, vagyis a frekvenciaeltérés függését a tényleges terhelési kapacitástól. Így a fejlesztők már korán felismerhetik, hogy az áramkör még a kvarc megengedett frekvenciatűrésén belül van-e.

A kvarc frekvenciája csökken, ha a tényleges terhelési kapacitás növekszik. Ennek oka a nagyobb terhelő kondenzátorok, illetve a túl nagy parazita szóráskapacitás az áramköri elrendezésben és a kvarc kivezetésein. A számítógép ehhez egy idealizált modellt használ a frekvenciaeltérés képletével, hogy meghatározza a relatív frekvenciaeltérést. Különösen fontos a számított eltérés összehasonlítása az adatlapban megadott frekvenciatűréssel, például ±10 ppm vagy ±20 ppm. Így meg lehet ítélni, hogy a választott kapcsolás támogatja-e az áramkör célzott pontosságát.

A tényleges terhelési kapacitást a következő képlettel számítják ki: CL,eff = (CL1·CL2)/(CL1+CL2) + Cstray. Ebben CL1 és CL2 a kvarc csatlakozásain található két terhelő kondenzátort jelöli, míg Cstray a valós áramkör összes parazita kapacitását összegzi. Ide tartoznak például a nyomóvonalak, a pad- és pin-kapacitások, valamint adott esetben az oszcillátor-IC bemeneti kapacitása is. Ez a mennyiség döntő fontosságú, mivel nemcsak a kondenzátorok névleges értékei, hanem az áramköri elrendezés is befolyásolja a kvarc tényleges frekvenciáját. A megbízható tervezés érdekében az eredményt mindig össze kell vetni az adatlapon szereplő előírásokkal.

A szóráskapacitás (Cstray) közvetlen hatással van a tényleges terhelési kapacitásra, és ezáltal a kapott kvarcfrekvenciára is. Már a vezetékpályákból, érintkezőpontokból, csatlakozókból vagy az oszcillátor bemenetéből származó kis parazita kapacitások is mérhető mértékben csökkenthetik a frekvenciát. Ezért a gyakorlatban nem elegendő csupán a CL1 és CL2 névleges értékeit figyelembe venni. A kalkulátor segít ezeket a parazita hatásokat figyelembe venni a frekvenciaeltérés becslésénél. Különösen a precíz alkalmazások esetében a Cstray lényeges tényező a megkövetelt ppm-tűréshatárok betartásában.

Szimmetrikus kapcsoláshoz a CL1 = CL2 = 2·(CL,nom − Cstray) összefüggés alkalmazása ajánlott. Ezzel a kvarc névleges terhelési kapacitása a parazita kapacitások figyelembevételével célzottan megközelíthető. Ez a módszer különösen hasznos, ha mindkét terhelő kondenzátort azonos méretűre kell méretezni. A modell azonban továbbra is idealizált, így az alkatrészek tűréshatárai és az áramköri részletek miatt valós eltérések lehetségesek. A végleges méretezés szempontjából ezért mindig a használt kvarc adatlapjában szereplő adatok a mérvadóak.

A PETERMANN-TECHNIK ötvözi a frekvenciatechnika terén szerzett műszaki szakértelmet a fejlesztők és beszerzők számára készült, gyakorlatias segédeszközökkel. A kvarc-frekvencia-pull kalkulátor segítségével gyorsan és átlátható módon értékelhető a terhelési kapacitás és a szóráskapacitás hatása a tényleges frekvenciára. Ugyanakkor egyértelműen rámutat arra, hogy a kiszámított értékeket mindig a kvarc specifikációjának és az adatlapnak a kontextusában kell értelmezni. Ez bizalmat teremt, és segít az oszcillátor áramkörök tervezésénél előforduló tipikus hibák korai elkerülésében. Ezen felül frekvenciaszakértőink rendelkezésre állnak egyedi kérdések megválaszolására, amennyiben alkalmazásspecifikus értékelésre van szükség.