Zaloguj się
Wszystkie
10 marca 2026
27
Większość układów cyfrowych, które wymagają sygnału zegarowego, ma wbudowany generator kwarcowy. Lecz nie jest to regułą – jako przykład mogą posłużyć „małe” mikrokontrolery, np. Attiny13. Jego wbudowany generator RC cechuje się stabilnością częstotliwości porównywalną z zakurzonym zegarem z kukułką, z kolei użycie mikrokontrolera z wbudowanym generatorem (jak Attiny25) zajęłoby dodatkowe, jakże cenne wyprowadzenie. Czasem po prostu zależy nam na stabilnym wzorcu częstotliwości i nie można mieć o to do siebie pretensji.
Jednym z możliwych rozwiązań jest użycie gotowego generatora kwarcowego, czyli rezonatora „obłożonego” odpowiednią elektroniką. Podajemy zasilanie (najczęściej jedno, rzadko dwa napięcia), a on wypuszcza na swoim wyjściu sygnał prostokątny i wszyscy są szczęśliwi – przykład znajduje się na fotografii powyżej. Można znaleźć wersje SMD, można też THT, na różne napięcia (ale głównie 3,3 V lub 5 V), więc każdy znajdzie coś dla siebie. Droższe modele mają wbudowaną kompensację wpływu temperatury (TCXO), choć w tym artykule poruszam raczej proste, podstawowe generatory.
Kto szczęśliwy, ręka do góry! Okej, proszę opuścić. A komu się to nie podoba? O, tam kilka osób podniosło ręce. Dobrze, proszę nie krzyczeć, zaraz coś na to zaradzimy. Gotowe generatory, mimo swojej „fajności”, wbudowanej w ich naturę, mają również kilka wad:
- wąski asortyment podzespołów do wyboru (węższy niż w przypadku rezonatorów kwarcowych),
- zdeterminowane rozmiary (niewielkie możliwości miniaturyzacji lub dogodnego rozmieszczenia na powierzchni płytki),
- zdefiniowane napięcie zasilania oraz pobór prądu (trudności w adaptacji do nietypowych układów),
- utrudniony dobór zamienników (wielu z nas pamięta, co działo się w hurtowniach w 2020 roku),
- brak lub utrudniony dostęp do wersji o niektórych częstotliwościach,
- relatywnie wysoka cena (ma to znaczenie w bardzo tanich aplikacjach).
W takich sytuacjach rozwiązaniem może być samodzielna budowa generatora kwarcowego. Rezonatory tzw. overtone pracują na częstotliwościach równych harmonicznym swojej częstotliwości podstawowej i do prawidłowego wzbudzenia wymagają dodatkowych zabiegów, jak choćby filtrów LC wymuszających drgania na tej właśnie częstotliwości (nie podstawowej) – nie będę się nimi tutaj zajmował. Naszym zadaniem jest zatem prawidłowe wzbudzenie rezonatora kwarcowego na jego częstotliwości podstawowej i tyle.
Na początek jednak troszkę teorii, ale tylko ciut-ciut, dla ustalenia uwagi. Rezonator kwarcowy to element piezoelektryczny, w którym odpowiednio oszlifowany kryształ kwarcu jest pobudzany do drgań z częstotliwością równą rezonansowej (specjaliści od kryształów mają do tego swoje fachowe określenia, skupmy się jednak na właściwościach elektrycznych). Wykazuje on przy tym bardzo ciekawą cechę: w obwodzie zachowuje się podobnie do szeregowego obwodu LC, ponieważ jego impedancja drastycznie spada w punkcie rezonansu.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
