Статьи

SG-8002 - кварцевые генераторы с однократным программированием частоты

Несколько лет тому назад мы представляли в нашем журнале кварцевые генераторы серий SG-51P (в корпусе DIP-14), SG-531P (в малогабаритном корпусе DIP-8), SG-615P (в корпусе для поверхностного монтажа) и SG-636P (в малогабаритном корпусе для поверхностного монтажа) производства фирмы EPSON. Мировой уровень продаж подтвердил популярность SG-615P и SG-636P, завоевавших значительную долю рынка.

Подразделение кварцевой продукции EPSON дополнило спектр выпускаемых генераторов новой серией SG-8002 с частотой, программируемой в диапазоне от 1 МГц до 125 МГц. Все компоненты этой серии выпускаются в аналогичных корпусах и с аналогичным расположением выводов, что и распространенные серии SG-51, SG-531, SG-615, SG-636 и SG-710. Доступны также варианты генераторов, предназначенные для работы в расширенном диапазоне температур -40...+85^°C. Современному уровню развития техники отвечают также различные варианты по напряжению питания: 5 В и 3.3 В.

SG-8002 позволяет решить часто встречающиеся проблемы:

• при разработке аппаратуры необходимая частота может уточняться на поздних этапах разработки;
• очень часто нужная частота оказывается между значениями стандартной сетки частот;
• уже при разработке часто требуется высокая стабильность частоты и широкий диапазон рабочих температур;
• неожиданное уточнение параметров приводит к затягиванию окончания разработки из-за длительных сроков поставки.

В чем преимущество SG-8002?

В малых сроках поставки. Образцы поставляются на протяжении нескольких дней, промышленные партии на протяжении приблизительно 6 недель сейчас и 2 недель в обозримом будущем.

Кому это интересно? Разработчику? Службе снабжения?

То, что разработчик заинтересован быстро получить образец, это очевидно. Однако причем здесь служба снабжения? Ответ лежит на поверхности. Сегодня организация производства требует все большей гибкости поставок и выполнения заказов в минимальные сроки. Для этого требуется организация обширного склада либо у поставщика, либо у потребителя. К сожалению, оба эти варианта требуют больших капиталовложений, которые могли бы быть затрачены более эффективно.

Технология

Блок-схема поясняет отдельные составные части новых однократно программируемых кварцевых генераторов SG-8002. В составe микросхемы - кварцевый генератор опорной частоты 25 МГц, два делителя частоты с коэффициентами деления 1/P и 1/Q, фазовый детектор, однократно программируемое ЭППЗУ, ГУН и управляемые выходные каскады.

Фазовый детектор, ГУН и делитель 1/P образуют цепь ФАПЧ. Фазовый детектор сравнивает поделенную в Q раз частоту опорного генератора с поделенной в P раз частотой генерации ГУН и управляет им таким образом, чтобы сохранялась постоянная разность фаз сигналов этих двух источников.

Такая схема позволяет генерировать выходной сигнал с кварцевой стабилизацией и с частотой как выше, так и ниже частоты колебаний опорного генератора. Значения коэффициентов деления делителей частоты 1/P и 1/Q определяют сетку допустимых выходных частот генератора.

Для того, чтобы обеспечить генерацию выходной частоты с максимально возможной точностью, реализуется подстройка опорной частоты путем подключения нужной емкости из набора конденсаторов. Сигнал с выхода ГУН поступает на выходной каскад через делитель на 2 для обеспечения симметрии выходного сигнала и через цепи сдвига уровня.

Программирование

Существенной предпосылкой для массового применения программируемых генераторов является использование стандартных корпусов, не требующих доработки. Все генераторы серии SG-8002 имеют только четыре вывода, используемые также и для программирования. Запись данных в ПЗУ осуществляется по разработанной фирмой EPSON технологии при помощи специального программатора.

Для программирования кварцевого генератора требуется следующая информация: тип корпуса, частота генерации, конфигурация выходного каскада, стабильность частоты, напряжение питания и диапазон рабочих температур. Программа, установленная на IBM PC Р совместимом компьютере, проверяет исходные данные допустимым техническим возможностям и подготавливает процесс записи.

На вывод 1 (вывод управления выходным каскадом OE) подается отрицательное напряжение, переводящее микросхему в режим программирования. На первом этапе измеряется частота колебаний опорного кварцевого генератора (F вх). Исходя из этого результата и значения нужной частоты генерации, программа решает, необходимо ли скорректировать частоту опорного генератора для обеспечения наиболее точного значения выходной частоты. Подгонка частоты опорного кварцевого генератора становится возможной благодаря наличию встроенного набора конденсаторов. В ходе программирования микросхемы выполняется подключение или соответственно отключение конденсаторов.

На следующем этапе программируются коэффициенты деления двух делителей частоты. Затем вывод микросхемы (F вых), который на этапе программирования служил входом, программируется как только выходной для предотвращения случайного перепрограммирования генератора в ходе его эксплуатации.

После окончания процедуры программирования проверяются и выводятся на экран основные параметры генератора. Выходная частота, стабильность частоты, измеренная при комнатной температуре, потребляемый ток, время выхода на рабочий режим. Если микросхема по этим параметрам отвечает требованиям заказчика, то на этом ее программирование заканчивается.

Перспективы на будущее

Господин Танака, менеджер по маркетингу подразделения кварцевой продукции фирмы EPSON, сказал: "Мои сыновья но уже не мои внуки встретятся в своей профессиональной жизни с генераторами с жестко фиксированной частотой".

Эти генераторы еще не скоро могут быть вытеснены с рынка, поэтому серии SG-51P/SG-531P/SG615P/SG-636P не будут пока исключаться из планов поставок. Тем не менее, будущее принадлежит программируемым кварцевым генераторам.

Какие же планы связаны теперь с серией SG-8002?

Конечно, производство этих генераторов из-за их более сложной структуры дороже по сравнению со стандартными. С другой стороны, экономически выгодно серийно производить универсальные, "чистые" микросхемы с единой базовой частотой 25 МГц вместо огромной номенклатуры генераторов с фиксированными частотами.

С сегодняшней точки зрения серия SG-8002 является идеальным дополнением к стандартным кварцевым генераторам благодаря своей совместимости, и функциональной, и по выводам. Это важно не только для быстрого приобретения образцов, но и для обеспечения неожиданного, срочного заказа.

Производство кварцевых генераторов с фиксированными частотами очень долгое, цикл производства составляет в среднем около 7 недель. На сборку генератора и транспортировку уходит еще приблизительно 3-4 недели.

При использовании же SG-8002 "чистые" универсальные микросхемы могут быть произведены заранее. Решающими становятся только затраты времени на программирование генераторов. И если срок поставки кварцевых генераторов с фиксированными частотами составляет приблизительно 12 недель, то для программируемых он может быть уменьшен до 5-7 недель. И конечно же, самым лучшим вариантом является программирование и поставка генераторов из складских запасов, даже для больших партий, когда срок поставки составляет несколько дней.