Кое-что о кварцевых генераторах

Александр Лапиков

Еще совсем недавно 10-15 лет назад на рынке кварцевых изделий стран бывшего СССР безраздельно господствовали 3-4 отечественных производителя кварцевых резонаторов, кварцевых генераторов и кварцевых фильтров со своей добротной, но, к сожалению, технически устаревшей продукцией. Несомненным плюсом для потребителей того времени была абсолютная определенность типов, технических требований, параметров качества и надежности, установленными в соответствии с ТУ и ГОСТами для большинства кварцевых изделий, имеющихся на рынке. Ситуация кардинально изменилась с открытием западных и, особенно, восточных рынков, когда на отечественных производителей электронной аппаратуры буквально обрушился поток предложений по поставке кварцевых изделий со всевозможных стоковых складов и разного рода малоизвестных производителей.

С одной стороны в этом был и есть очевидный прогресс, так как появился выбор – основа рыночных отношений. Ведь те потребители, которых не особо заботит качество и надежность выпускаемой продукции могут без проблем использовать дешевые генераторы со стоковых складов из числа тех, от которых, по понятным причинам, отказались зарубежные производители электронной техники. Такие кварцевые изделия, как правило, характеризуются низкой ценой (зачастую ниже себестоимости при их производстве), большой номенклатурой частот и корпусов, а также совершенно неопределенными параметрами, неизвестной датой выпуска (может превышать 15 и более лет) и отсутствием гарантии нормальной работоспособности. Отличительные особенности такого рода кварцевых генераторов приведены в таблице на примере сравнения их с кварцевыми генераторами немецкой фирмы JAUCH, философия которой основывается на следующих постулатах: технический прогресс – высочайшее качество – конкурентная цена – всеобъемлющий сервис.

Характеристика	Дешевые кварцевые генераторы	Генераторы Jauch Quartz	Комментарии
Внешний вид	Нет видимых отличий по сравнению с высококачественными кварцевыми генераторами.	Внешний вид кварцевых генераторов Jauch Quartz должен соответсвовать требованиям каталога по типам, размерам, маркировке, упаковке и т.п.	Поверхностный контроль внешнего вида зачастую бывает ошибочным, так как не гарантирует работоспособности изделия в аппаратуре заказчика. Необходимо наличие дополнительного контроля на соответствие требованиям каталога.
Маркировка	• Присутствует только частота • Нет обозначения: - принадлежности фирмы-изготовителя; - типа генератора; - даты изготовления. • Маркировка в основном наносится краской, частично размазана, плохо читается.Лазерная маркировка с нечеткими переходами, часто наблюдается наличие коррозии.	В маркировке кроме частоты присутствует кодовое обозначение типа генератора, принадлежность к Jauch Quartz, дата изготовления.Лазерная маркировка с четкими границами, легко читается , не стирается, отсутствует коррозия. Тип генератора предполагает наличие в маркировке кодового обозначения суммарной стабильности и напряжения питания, а для VCXO диапазона перестройки.	Маркировка краской может нарушаться воздействием температуры, активными средами, и т.д. Плохо читаемая маркировка способствует наличию ошибок при применении генераторов. Отсутствие в маркировке типа генератора способствует ошибочному применению его у потребителя. Некачественная маркировка, отсутствие принадлежности к производителю и даты выпуска исключает гарантийные претензии к производителю. Наносится ущерб потребителю.
Стандартные параметры (общие для всех типов)
Стабильность частоты	Производятся только с широким отклонением от номинальной частоты и низкой стабильностью. При этом отсутствует параметр суммарной стабильности частоты генератора при воздействии всех дестабилизирующих факторов. В этом случае истинную стабильность генератора можно определить только с помощью дополнительных специальных испытаний.	У генераторов Jauch указывается суммарная стабильность частот при воздействии всех дестабилизирующих факторов: - точность настройки при +25С; - температурная стабильность в рабочем диапазоне температур; - старение; - изменение напряжения питания; - внешних воздействующих факторов и т.д.	Наличие у кварцевых генераторов Jauch параметра суммарная стабильность частоты генератора позволяет разработчику на стадии проектирования оптимизировать их применение в конкретной схеме. Отсутствие такового у дешевых кварцевых генераторов способствуют ошибочному их применению у потребителя, в результате чего наблюдается нарушение функционирования изделия в целом. Наносится ущерб потребителю.
"Старение"	Отсутствует параметр "старение" или его значение неопределено. Зачастую "старение" дешевых кварцевых генераторов превышают общепринятые значения.	Для генераторов Jauch параметр "старение" входит в состав суммарной стабильности и учитывается разработчиком в его составе.	Высокое значение параметра "старение" характеризует применение в таких кварцевых генераторах низкосортных кварцевых кристаллов и дешевых материалов. Применение кварцевых генераторов с неопределенным значением "старения" приводит к отказам аппаратуры заказчика с течением времени. Наносится ущерб потребителю.
Напряжение питания	Производятся лишь с двумя значениями напряжения питания 5V и 3.3V, что ограничивает их применение в целом. Зачастую и условные обозначения не дают окончательного вывода о действительном напряжении питания для того или иного типа генератора.	Кварцевые генераторы Jauch изготавливаются со следующими значениями напряжения питания 1,8V; 2,5V; 2,8V; 3,0V; 3,3V; 5,0V, что позволяет использовать эти генераторы практически в любых электрических схемах.	Неизвестное значение U_пит у кварцевых генераторов может привести к неправильному их применению и, как привило, к отказу и нарушению функционирования электрической схемы прибора. Наносится ущерб потребителю.
Потребляемый ток	Зачастую потребляемый ток для таких кварцевых генераторов превышает установленные средние значения. В ряде случаев установить его можно лишь опытным путем в каждом конкретном случае.	У кварцевых генераторов Jauch потребляемый ток строго соответствует приведенным в каталоге таблицам в зависимости от частоты, нагрузочной способности, напряжения питания и типа корпуса, что позволяет разработчику на стадии проектирования выбрать оптимальный вариант для функционирования той или иной электрической схемы.	Превышение установочного значения тока потребления у кварцевого генератора приводит к его перегреву, что, в свою очередь. отрицательно сказывается не только на его работоспособности, но и на функционировании всего электрического прибора в целом. Наносится ущерб потребителю.
Выходной сигнал	В большинстве своем такие генераторы предполагают TTL-тип или HCMOS-тип, при этом задержки выхода на режим неопределены и превышают установочные значения. Симметричность сигнала в большинстве случаев 40-60%, наблюдается большой уровень шумов.	Производятся как совмещенные HCMOS/TTL тип, что значительно расширяет их применение в различных электрических схемах. Уровень задержки строго регламентирован в зависимости от типа генератораи частотного диапазона. Симметричность сигнала для большинства типов не превышает 45-55%. Определен уровень шумов для каждого типа.	Отсутствие современных требований к выходному сигналу значительно ограничивает применение таких генераторов, а зачастую делает это просто невозможным. Потребитель несет убытки.
Удары и вибрации	Параметры не определены, тестирование не проводится.Конструкция кварцевых генераторов не выдерживает повышенных механических нагрузок.	Эксплуатационные параметры при механических воздействиях определены, имеются в каталоге и соответствуют стандартам AEC-Q200-REV B: MIL-STD-202 Метод 213 MIL-STD-202 Метод 204	Устойчивость к ударам и вибрациям является важным фактором, связанным с внешними воздействиями, как то: транспортировка, автоматизированная установка, ультразвуковая очистка, работа в движущейся аппаратуре на транспортных средствах и т.д. Применение кварцевых генераторов не удовлетворяющих этим требованиям к возимой аппаратуре с повышенными механическими воздействиями приведет к непрогнозируемым. отказам при эксплуатации. Наносится ущерб потребителю.
Влагостойкость и герметичность	Параметры не определены, тестирование не проводится.	Влагостойкость уровень 1 MIL-STD-202 Метод 106 Проверка на герметичность конструкции проводится с помощью теста на утечку гелия и пробы на гигроскопичность.Постоянно проверяется вся продукция.	Влажность является причиной коррозии, утечек, постепенного ухудшения электрических параметров вследствие деградации внутриконструктивных соединений.Применение кварцевых генераторов без контроля на влагостойкость, герметичность и гигроскопичность недопустимо в изделиях, где возможна влажная среда. Наносится ущерб потребителю.
Тестирование в активных средах	Имеются следы коррозии. Корпус и основание генераторов – выполнены из никелированной стали. Выводы плохо паяются.	Устойчивость к коррозии. Корпус – нейзильбер (сплав меди с цинком и никелем). Выводы – Ковар + SnAgCu покрытие, которое обеспечивает великолепную паяемость.	Активная среда – причина окислений, коррозии, утечек, ухудшения электрических параметров. Наносится ущерб потребителю.
Тест на эксплуатационный срок службы	Нет данных.	MIL-STD-202 Метод 108 Тест установлен перед началом массового производства.	Функционирование и конструктив кварцевых изделий Jauch Quartz, верифицированы и согласованы. Отсутствие отказов кварцев, обеспечивает повышение надежности аппаратуры в целом. Отсутствие этого наносит ущерб потребителю.
Устойчивость к температуре пайки. Пригодность к пайке	Температура пайки до 230°C max.Точные параметры пайки не определены.	Допускаются любые виды пайки. Наличие точных режимов пайки: температура пайки до 260°C в соответствии с J-STD-002.	В соответствии с требованиями Европейского Союза о не применении свинца (RoHS) и WEEE + отсутствие свинца (Pb-free) установленными к исполнению на 1 июля 2006г., необходимо увеличение температуры пайки. Она вырастет до 260°C. Этим обеспечивается надежность соединения без причинения ущерба параметрам резонатора.
Упаковка	Упаковка россыпью в коробки (пластиковые пакеты). Частично на ленте в катушке.Отсутствие на упаковке принадлежности к конкретному производителю. Упаковочные коробки из неударопрочного дешевого картона. Отсутствие на упаковке ТХ на изделия.	Упаковка в коробки из специального ударопрочного картона. Упаковка на подложке. Упаковка на ленте в коробке. Упаковка на ленте в катушке. Jauch Quartz использует для упаковки только 100% экологически чистые материалы. Упаковочные материалы оптимизированы и предполагают защиту от ударов и вибраций, предназначены для длительной транспортировки.	Материалы и методы упаковки должны гарантировать сохранность и защиту от ударов при транспортировке, а также быть экологически чистыми.Упаковка должна иметь четкие признаки завода изготовителя, а также этикетку с указанием всех необходимых ТХ в соответствие с требованиями каталога.Отсутствие этого наносит ущерб потребителю.
Сервис и поддержка	Нет данных.	• Техническая поддержка по оптимальному применению; • Информационная техническая поддержка и поддержка по качеству; • Центр тестирования и измерений; • Ежедневный буферный запас на складе; • Оперативная отправка продукции заказчику.	Наличие набора сервисных услуг позволяет оптимизировать применение кварцевых изделий в аппаратуре заказчика с учетом критериев ТХ-КАЧЕСТВО-ЦЕНА-ДОСТУПНОСТЬ ПОСТАВКИ.Отсутствие этого вызывает дополнительным затраты у потребителя.

Таблица предназначена прежде всего для производителей электронной аппаратуры, которые строят свою техническую политику на применении самых современных комплектующих, для которых качество, надежность и гарантии работоспособности аппаратуры являются основой для продвижения своего продукта на рынки и залогом дальнейшего развития. Приведенные в таблице сведения помогут конструкторам избежать многих ошибок при применении того или иного кварцевого генератора, а работникам служб комплектации - при их закупках.