Кварцевые резонаторы и генераторы компании Rakon Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Компоненты и технологии, № 3'2004

Кварцевые резонаторы и генераторы

компании Rakon

Новозеландская компания Rakon Limited относится к признанным мировым лидерам в производстве высокостабильных кварцевых резонаторов и генераторов частоты. Продукция компании разрабатывается в соответствии с уникальными и специфическими требованиями, предъявляемыми к устройствам, работающим в таких отраслях телекоммуникаций, как GPS и сотовая связь (CDMA-, GSM-стандартов).

Михаил Гудин

m.gudin@vital-ic.com

Rakon стал пионером в разработке и производстве высокоточных и сверхстабильных генераторов, функционирующих в условиях агрессивной среды. В результате, по итогам 2002 года, более половины от суммарного объема генераторов и кварцевых резонаторов, применяемых в устройствах GPS, приходится на приборы Rakon (по данным Rakon Limited).

Компания была основана в Новозеландском Окленде в 1967 году. Растущий спрос со стороны азиатской электронной промышленности позволил Rakon в 1972 году запустить дополнительное производство в Сингапуре. С начала 80-х компания активизировала усилия по разработке и успешно внедрила в серийное производство первую серию тер-моконпенсированных генераторов (Temperature Compensated Crystal Oscillators, TCXO), и уже в 1995 году была признана японским IT-гигантом NEC лучшим поставщиком TCXO, использующихся в производстве мобильных телефонов.

В 1991 году крупнейшие американские производители GPS-оборудования Magellan and Rockwell

RAKON

OSCILLATORS

TCXO's

{smdI

IT5300, 7500, 100, 200B,

TX0200A, 200B, 200U, 500, 700, 600

-I Thru hole]

TX0400, 4080, 600

CRYSTALS

Communication

Lsmd

UM-1SJ

RSX-1, 2, 3, 5, 6

H Microprocessor MSMDl

CSX-1,3

HC-49

SMD

IVT5300, 7500, 100, 200B,

VTX0200A, 200B, 200U, 500, 700, 600

\ Thru hole I

VTX0400, 4080, 600

{ Clock oscillators

L-fSMPl

SX0314, 110,114 Рис. 1. Основные продукты компании Rakon

разместили в Rakon долгосрочный заказ на изготовление термокомпенсированных генераторов. В результате стремительного развития GPS-индустрии и гибкой промышленной и коммерческой политики Rakon в период с 1995 по 2000 год удвоил производственные площади.

Крупнейшими клиентами Rakon сегодня являются: Motorola, Nortel Networks, Trimble, Rockwell, Raytheon, Tyco, IBM, Conexant, Metricom, Garmin, Nokia, Samsung, Qualcomm, Ericsson, Magellan и Hewlett Packard.

Основные продукты компании Rakon представлены на рис. 1.

Кварцевые резонаторы «для систем связи» (communication crystals) выпускаются в корпусе, предназначенном для поверхностного монтажа. Резонаторы серии UM-1SJ производятся в металлическом корпусе и обладают высокой стабильностью частоты при работе в условиях агрессивной внешней среды. Они не теряют своих характеристик (табл. 1) при вибрации от 30 до 1500 кГц, температуре 85 °С и влажности 85%, а также успешно проходят тестирование на «термический шок» (температура внешней среды изменяется каждые 30 минут в течение 5 дней с -40 до +85 °С).

Резонаторы серии RSX успешно применяются в коммуникационных устройствах, где критическое значение имеет размер. Они производятся в керамическом корпусе с металлическим покрытием и обладают превосходной краткосрочной стабильностью частоты (10-9).

Резонаторы для микропроцессоров (серии CSX и HS-49) доступны в металлических корпусах, предназначенных для поверхностного монтажа. Для данной группы продукции характерна низкая стоимость в сочетании с высокими показателями стабильности и точности настройки частоты.

Термокомпенсированные генераторы и термокомпенсированные генераторы, управляемые напряжением или VCTXO (табл. 2) также работают при температуре от -40 до +85 °С. Кратковременная нестабильность частоты (вариация Алана) за 1 с не превышает уровень 1 ppb (10-9), точность настройки — 1 ppm (10-6).

Компоненты и технологии, № 3'2004

Таблица 1. Основные характеристики кварцевых резонаторов Rakon

Размеры,

мм

Внешний вид

MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN

RSX1

RSX2

RSX3

RSX5

UM-4J

UM-1SJ

CSX-1L

CSX-1

CSX-3

HC-49/SML

HC-49/SM

10

16

12,8

12

3,2

10

30

32

35

50

40

40,32

-55

-10

85

105

60

10

10

25

26

50

10

50

25

100

50

16

12

Таблица 2. Краткие характеристики TCXO, VTCXO

— nO ££ ф n

X £ .flSO , 5^ $s g

СЧ &SX * ХФ x

8 OO s Фх-вЗ 4 І E

cS ^ ccLc;£ o* s

is г5^Ц ЗІ S

-i£ ® гё «I 1

л wy x a

MIN MAX MIN MAX MIN MAX MIN MAX Є

Размеры,

мм

Внешний вид

Модели серий ТХО УТХ0200и строятся на базе резонатора ИМ-18 и имеют отличные показатели уровня фазовых шумов в интервале настроек от несущего колебания (табл. 3). Генераторы данной серии не имеют ручного триммера, и, благодаря герметичности корпуса, могут быть использованы в условиях повышенной влажности.

Изделия серии 200В, так же, как и 200И, имеют четырехвыводной металлический корпус, а благодаря использованию миниатюрного резонатора серии И8Х-3, толщина корпуса ТХО УТХО200В составляет всего 2 мм. Генераторы серии 200А идентичны 200В, но имеют семивыводной интерфейс.

Таблица 3. Фазовые шумы ТХ020011, УТХ0200У

Частота генератора, МГц

Спектральная плотность мощности фазовых шумов, дБ/Гц при отстройке: <12 <17 <32

1 Гц -60 -55 -50

10 Гц -90 -85 -80

100 Гц -120 -115 -110

1 кГц -140 -135 -135

10 кГц -145 -145 -145

100 кГц -150 -150 -150

Интегрированные генераторы сигнала ограниченной синусоиды серий IT IVT100 и IT IVT200B используют для температурной компенсации аналоговую микросхему и служат экономичным высокостабильным решением во многих телекоммуникационных применениях (сотовая связь стандартов TDMA/AMPS/ CDMA, PCMCIA CDPD-карты, пейджинговая и спутниковая связь). Генераторы серий IT IVT7500 и 5300 находят применение в тех же областях, что и модели серий 100 и 200B, но имеют еще меньший размер корпуса.

Генераторы серии TXO VTXO4080 производятся в металлическом корпусе c установкой выводов в отверстия (thru hole package) с выходным сигналом в виде чистой и ограниченной синусоиды; а модели серии TXO VTXO4080D выдают на выходе прямоугольный КМОП-сигнал.

Модели генераторов TXO VTXO600C выдают на выходе чистую синусоиду или прямоугольный КМОП-сигнал и доступны в корпусе DIP14.

Модели серий 500 и 700 в корпусе для поверхностного монтажа по характеристикам идентичны серии 600, выходная частота у данных моделей генераторов может фиксироваться в диапазоне от 8,2 до 32 МГц.

Все генераторы серий 4080, 600, 700, 500 и 400 построены на базе резонатора UM- 1S серии и обладают превосходными показателями температурной стабильности и устойчивости к действиям агрессивной среды.

Напряжение питания вышеперечисленных генераторов варьируется от 2,7 до 5 В, (стабильность 0,3 ppm при комнатной температуре), потребляемый ток находится в пределах 2 мА.

Часовые генераторы Rakon (табл. 4) выпускаются в керамическом корпусе с металлическим покрытием и имеют рабочий диапазон температур -10... +70 °С, напряжение

Модель

2

5

8

3

7

8

2

5

Модель

Компоненты и технологии, № 3'2004

Таблица 4. Некоторые характеристики часовых генераторов Rakon

Модель Диапазан частот, MГц Напряжение питания, В Выходное напряжение Размеры, мм

MIN MAX MIN MAX MIN MAX

SXO314A 1,8 50 2,97 3,63 2,97 0,33

SXO110A 7,5x5x1,4

SXO114A 8,2 32 4,5 5,5 4,5 0,5

Внешний вид

питания — 3,3 и 5 В, а их потребляемый ток колеблется в диапазоне 12-75 мА. Стабильность частоты для данной группы генераторов не превышает 50 ppm.

Наряду с вышеописанными продуктами компания Rakon разрабатывает и производит термостатированные кварцевые генераторы (oven-controlled crystal oscillator, OCXO), на описании которых мы остановимся в следующей статье.