стабильность частоты ppm что это
Что такое ppm?
Одна часть на миллион равна 1/1000000 всего:
1 ppm = 1/1000000 = 0,000001 = 1 × 10-6
Одна ppm равна 0,0001%:
Части-за обозначения
Другие частичные обозначения написаны здесь:
Химическая концентрация
ppm используется для измерения химической концентрации, обычно в водном растворе.
Концентрация растворенного вещества 1 ppm соответствует концентрации растворенного вещества 1/1000000 раствора.
Концентрация C в ppm рассчитывается из массы растворенного вещества m растворенного вещества в миллиграммах и массы раствора m раствора в миллиграммах.
C (ppm) = 1000000 × m растворенного вещества / ( m раствор + m растворенного вещества )
Тогда концентрация C в ppm равна 1000000 раз массы растворенного вещества m растворенного вещества в миллиграммах (мг), деленной на массу раствора m раствора в миллиграммах (мг):
Концентрация C в ppm также равна массе растворенного вещества m растворенного вещества в миллиграммах (мг), деленной на массу раствора m solution в килограммах (кг):
Когда раствор представляет собой воду, объем массы одного килограмма составляет приблизительно один литр.
Концентрация C в ppm также равна массе растворенного вещества m растворенного вещества в миллиграммах (мг), деленной на объем водного раствора V solution в литрах (л):
Концентрация CO 2
Концентрация диоксида углерода (CO 2 ) в атмосфере составляет около 388 частей на миллион.
Стабильность частоты
Стабильность частоты компонента электронного генератора может быть измерена в ppm.
пример
Генератор с частотой 32 МГц и точностью ± 200 ppm, имеет точность частоты
Δ f (Гц) = ± 200 ppm × 32 МГц / 1000000 = ± 6,4 кГц
Таким образом, генератор генерирует тактовый сигнал в диапазоне 32 МГц ± 6,4 кГц.
Изменение частоты питания вызвано изменением температуры, старением, напряжением питания и нагрузкой.
Десятичный, процент, промилле, ppm, ppb, калькулятор преобразования ppt
Введите часть пропорции в одно из текстовых полей и нажмите кнопку Конвертировать :
Калькулятор преобразования единиц моль на литр (моль / л) в миллиграммы на литр (мг / л) в промилле
Водный раствор, преобразователь молярной концентрации (молярности) в миллиграммы на литр в части на миллион (ppm).
Конверсии PPM
Как преобразовать ppm в десятичную дробь
Десятичная часть P равна части P в ppm, деленной на 1000000:
пример
Найдите десятичную дробь 300 частей на миллион:
P (десятичный) = 300 частей на миллион / 1000000 = 0,0003
Как преобразовать десятичную дробь в ppm
Часть P в миллионных долях равна части P в десятичной дроби, умноженной на 1000000:
пример
Найдите, сколько частей на миллион содержится в 0,0034:
P (частей на миллион) = 0,0034 × 1000000 = 3400 частей на миллион
Как преобразовать ppm в проценты
Часть P в процентах (%) равна части P в ppm, деленной на 10000:
пример
Найдите, сколько процентов содержится в 6 ppm:
P (%) = 6 частей на миллион / 10000 = 0,0006%
Как преобразовать проценты в промилле
Часть P в ppm равна части P в процентах (%), умноженной на 10000:
пример
Найдите, сколько частей на миллион содержится в 6%:
P (частей на миллион) = 6% × 10000 = 60000 частей на миллион
Как преобразовать ppb в ppm
Часть P в ppm равна части P в ppb, деленной на 1000:
P (частей на миллион) = P (частей на миллиард) / 1000
пример
Определите, сколько частей на миллион содержится в 6ppb:
P (частей на миллион) = 6 частей на миллион / 1000 = 0,006 частей на миллион
Как преобразовать ppm в ppb
Часть P в ppb равна части P в ppm, умноженной на 1000:
P (частей на миллиард) = P (частей на миллион) × 1000
пример
Определите, сколько частей на миллиард содержится в 6 частях на миллион:
P (частей на миллиард) = 6 частей на миллион × 1000 = 6000 частей на миллиард
Как преобразовать миллиграммы на литр в промилле
Концентрация C в миллионных долях (ppm) равна концентрации C в миллиграммах на килограмм (мг / кг) и равна 1000-кратной концентрации C в миллиграммах на литр (мг / л), деленной на плотность раствора ρ в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ):
В водном растворе концентрация C в миллионных долях (ppm) равна 1000-кратной концентрации C в миллиграммах на литр (мг / л), деленной на плотность водного раствора при температуре 20ºC, 998,2071 килограммов на кубический метр ( кг / м 3 ) и примерно равна концентрации C в миллиграммах на литр (мг / л):
Как преобразовать граммы на литр в промилле
Концентрация C в миллионных долях (ppm) равна 1000-кратной концентрации C в граммах на килограмм (г / кг) и равна 1000000-кратной концентрации C в граммах на литр (г / л), деленной на раствор. плотность ρ в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ):
В водном растворе концентрация C в миллионных долях (ppm) равна 1000-кратной концентрации C в граммах на килограмм (г / кг) и равна 1000000-кратной концентрации C в граммах на литр (г / л), деленная на плотность водного раствора при температуре 20ºC 998,2071 в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ) и приблизительно равная 1000-кратной концентрации C в миллиграммах на литр (мг / л):
Как преобразовать моль / литр в ppm
Концентрация C в частях на миллион (ppm) равна концентрации C в миллиграммах на килограмм (мг / кг) и равна 1000000-кратной молярной концентрации (молярности) c в молях на литр (моль / л), умноженной на молярная масса растворенного вещества в граммах на моль (г / моль), деленная на плотность раствора ρ в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ):
В водном растворе концентрация C в частях на миллион (ppm) равна концентрации C в миллиграммах на килограмм (мг / кг) и равна 1000000-кратной молярной концентрации (молярности) c в молях на литр (моль / л. ), умноженную на молярную массу растворенного вещества в граммах на моль (г / моль), деленную на плотность водного раствора при температуре 20ºC 998,2071 в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ):
Как преобразовать ppm в Гц
Изменение частоты в герцах (Гц) равно стабильности частоты FS в ppm, умноженной на частоту в герцах (Гц), деленную на 1000000:
пример
Генератор с частотой 32 МГц и точностью ± 200 ppm, имеет точность частоты
Δ f (Гц) = ± 200 ppm × 32 МГц / 1000000 = ± 6,4 кГц
Таким образом, генератор генерирует тактовый сигнал в диапазоне 32 МГц ± 6,4 кГц.
Стабильность частоты ppm что это
Проблемы времени и частоты представляют интерес для тех кому необходимо точно измерять время и генерировать измерительную частоту с высокой степенью точности. К ним можно отнести радиолюбителей, любителей радиоастрономии. Эти две большие группы взаимосвязаны, как связаны время и частота. Одних интересует точное время (измеренное в секундах), а других точная частота выраженная в Герцах (или число периодов колебания за 1 секунду).
Всемирной единицей времени является секунда, которая определяется интервалом времени за который атом Цезия-133 на уровне поверхности земли совершает 9.192.631.770 периодов колебаний. Всемирной единицей частоты является Герц, который определяется как частота периодов колебания за единицу времени (секунда).
По нижеследующим ссылкам можно узнать много интересного про время и частоту.
В прошлые годы радиолюбители не нуждались в точном измерении частоты своих радиопередатчиков и приемников, так как своего корреспондента радиолюбитель почти всегда мог найти в пределах выделенного узкого диапазона. Стабильности частоты хватало для проведения коротких радиообменов.
Использовалось оборудование с кварцевым гетеродином, а если имелся гетеродин с плавной перестройкой частоты (ГПД), то всегда совместно с калибратором частоты (что бы избежать работы на передачу вне отведенной полосы частот). Иногда использовались гетеродинные измерители частоты совместно с простыми кварцевыми генераторами (маркеры частот), в то время как частотомеры существовали лишь в лабораториях.
В наши дни важна высокая точность и стабильность частоты радиопередатчиков. Это связано с широким освоением сверхвысокочастотных (СВЧ) диапазонов, развитием узкополосных цифровых видов радиосвязей. Если раньше узкополосными можно было считать например WARC диапазоны, то в настоящее время развиваются интересные диапазоны длинных волн и техника приема сверхслабых радиосигналов (ТПСР техника). Это также затрагивает УКВ и ДМВ диапазоны. Например для проведения радиосвязи с использованием ТПСР техники на диапазоне 70 см необходима точность установки частоты 10 Гц или лучше.
Ниже на графике показано изменение требований к точности частоты с развитием техники. На диаграмме видно, что точность установки частоты передовой любительской станции каждые 10 лет увеличивается в 10 раз начиная с 1950 года.
Определим некоторые термины связанные с точностью измерения частоты
Все генераторы частоты со временем медленно изменяют частоту. Механическая вибрация кварцевого кристалла молекулярной природы ежеминутно приводит к изменению частоты даже если выключено электропитание генератора и неизменна емкость кристалла и окружающая температура. Частота обычно медленно повышается. Старые генераторы даже лучше в этом отношении по сравнению с новыми (старение кристаллов замедляется с течением времени).
Цезиевые и Рубидиевые стандарты частоты широко используются по причине очень низких норм их старения.
Процесс приведения параметров устройства к эталону или стандарту с целью минимизации отклонения параметров прибора (генератора).Стандарт калибруется по эталону, а локальный прибор (генератор) калибруется по стандарту. Стандарт может регулироваться для получения наивысшей точности, но в высокоточных системах калибровка может быть очень трудна из-за ограниченной стабильности прибора(системы) приводящей к различиям результатов измерения в различные промежутки времени. Эти изменения принимаются во внимание во время измерений в другие моменты времени.
«Стандарт» может передаваться на расстояние для калибровки других локальных устройств. Например стандарт частоты передается посредством радио и может легко быть использован радиолюбителями для дистанционной калибровки своего оборудования.
Кварцевый термостатированный генератор (OCXO)
Это прибор с наивысшей точностью и стабильностью. Он может быть национальным или международным и должен обладать параметрами по крайней мере в 10 раз более высокими, чем калибруемый по нему стандарт.
Понятие стабильности определяет насколько изменчивы те или иные параметры прибора в течении определенного времени. Для кварцевых генераторов стабильность определяется влиянием изменении температуры окружающей среды на частоту генерации. В состав современных синтезаторов входят один или несколько опорных кварцевых генераторов и поэтому они довольно стабильны по сравнению с обычными LC генераторами. Лучших результатов в получении высокой стабильности параметров всей радиоэлектронной аппаратуры можно добиться за счет использования единственного высокостабильного опорного генератора. Его частота не должна меняться при изменении внешней температуры среды. Порой вызывают большие неудобства «частотные дрейфы» в дешевом приемнике при малейшем «сквозняке».
Вариации частоты (девиация)
это расхождение между должной частотой генератора и реальным ее значением в произвольный момент времени. Любой генератор имеет в выходной составляющей сигнала шумовой компонент. Этот шум производит фазовую и амплитудную модуляцию сигнала генератора и его спектр (полоса) расширяется. Это явление называется девиацией частоты. Девиация минимальна в хорошем генераторе с малым значением старения и низким уровнем шума.
VCXO – Кварцевый генератор управляемый напряжение
Иллюстрация точности, стабильности и девиации частоты
Приемник настроен на частоту 14.999000 МГц, в режиме с верхней боковой полосой приема ( USB ) и принимает 3-ю гармонику 5 МГц прецизионного генератора (частота 15.000 МГц). Выходной низкочастотный сигнал приемника имеет частоту около 1000 Гц.
Измерения на радиостанции
Использование калибратора частоты
Использование приемника с цифровой шкалой
Измерения по низкочастотному выходу приемника
Оба вышеописанных метода измерения основаны на пропадании разностного низкочастотного сигнала на выходе приемника в точке настройки по «нулевым биениям».
В этом же методе настройка производится по разностному сигналу частотой 1000 Гц. Для этого необходим калиброванный генератор с частотой 1 кГц. Источником которого может быть электронный музыкальный инструмент, а лучше НЧ сигнал с осциллографа или персонального компьютера. Приемник предварительно настраивается до появления на выходе разностного сигнала с тоном средней высоты (1-2 кГц).
Для измерений можно использовать дешевый частотомер (или софт-частотомер персонального компьютера со звуковой картой) для установки частоты низкочастотного сигнала.
Калибровка частотомера в целом простая процедура. Для этого необходимо иметь источник калиброванной частоты с круглыми ее значениями – 1000, 10000 кГц. При проведении измерений в случае использования калиброванного измерителя частоты на индикаторе во всех разрядах высвечиваются цифры «0» или «9», например 000000 или 999999. Показания счетчика могут периодически мерцать между двумя этими значениями. Если частотомер имеет какую либо ошибку измерения, то значения на индикаторе будут отличными от указанных выше. При невозможности проведения коррекции в самом приборе, ошибка в показаниях индикатора записываются для последующего учета измерений.
Калибровка должна производиться как минимум 1 раз в год, а при использовании нового частотомера в первый год эксплуатации чаще.
КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ SMD
Кварцевые генераторы это источники опорной частоты и тактового сигнала во многих электронных схемах. Следовательно, они должны быть точными и стабильными. Конечно «идеальный» генератор существует только в теории, поэтому проблема состоит в том, чтобы выбрать правильный компонент, отвечающий требованиям конструкции. Радиолюбителю необходимо найти компонент, который обеспечивает баланс между производительностью, стоимостью, стабильностью, размером, мощностью, размерами и интерфейсом для связанных схем. Для этого нужно понимать как работает кварцевый генератор и его основные характеристики.
Как работают кварцевые генераторы
В КГ используется пьезоэлектрический резонатор с высокой добротностью, который является частью резонансного контура и включен в контур обратной связи. Используемый элемент и технология его изготовления определяют электрические и механические параметры.
Кристалл кварца с пьезоэлектрическим эффектом действует как стабильный и точный резонансный элемент с высокой добротностью
Много лет генераторы создавались с использованием ламп, затем транзисторов и теперь интегральных микросхем. Схема была адаптирована к так называемому углу среза кристалла кварца и его характеристикам, а также необходимым параметрам применения. В настоящее время попытки самостоятельно сконструировать кварцевые генераторы очень редки, поскольку получение хороших результатов требует времени и точного измерительного оборудования. Вместо этого просто покупаем небольшой готовый модуль SMD, который содержит как кварцевый резонатор, так и схему генератора и выходной драйвер. Это снижает затраты и время на разработку, и гарантирует получение элемента с известными параметрами.
Кстати, радиолюбители часто используют слово «кварц», хотя на самом деле говорят обо всей схеме генератора. Обычно это не проблема, поскольку предполагаемое значение можно понять из контекста. Но иногда это может привести к путанице, поскольку можно также купить кварцевый резонатор как отдельный компонент, а затем добавить к нему отдельно схему генератора.
Параметры кварцевых генераторов
Производительность кварцевого генератора определяется набором важных параметров, таких как:
Фазовый шум рассеивает спектр генерируемой частоты и отрицательно влияет на разрешение и отношение сигнал / шум
Джиттер (под этим словом имеется ввиду дрожание фронтов) во временной области вызывает ошибки выборки в аналого-цифровых преобразователях, также влияет на отношение сигнал / шум (SNR) и результаты последующего анализа сигналов в частотной области с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT).
Фазовый шум и джиттер всегда являются важным критерием выбора в усовершенствованном проектировании и должны учитываться при оценке ошибок. Обратите внимание, что существует множество типов джиттера, включая абсолютный, межцикловый, фазовый, долговременный и периодический. Для фазового шума также существуют различные диапазоны и типы интеграции, включая белый и другие шумы.
Понимание специфики колебаний частоты и фазового шума в генераторе и того, как они влияют на производительность, часто может быть проблемой. Также важно иметь хорошее представление о различных определениях параметров, используемых производителями для количественной оценки характеристик генератора и оценки общей погрешности.
Различные конфигурации выхода генератора
Генераторы с несимметричным выходом проще в использовании, но они более чувствительны к шуму и обычно подходят только до нескольких сотен мегагерц. Среди типов выходов доступны следующие драйверы:
Дифференциальные выходы труднее использовать, но они обеспечивают лучшую производительность на высоких частотах, так как шум, общий для дифференциальных трактов, нейтрализуется. Типы дифференциальных выходов:
Форма выходного сигнала генератора может быть классической одночастотной синусоидальной волной или синусоидальной волной с обрезанными пиками. Чистый синус наименее подвержен дрожанию и колебаниям по сравнению с версией с ограничением компаратора, поскольку он добавляет шум и дрожание и, таким образом, ухудшает качество. А подрезанная синусоида похожа на прямоугольную волну и может быть напрямую введена в цифровую логику.
Усеченная синусоида имеет форму прямоугольной волны с небольшим дрожанием или фазовым шумом
Напряжение и ток питания: потребление энергии значительно снизилось в последние годы, напряжение питания становится ниже, что соответствует потребностям современных устройств с батарейным питанием. Большинство генераторов могут работать с напряжением питания 1,8, 2,5, 3,0 и 3,3 В.
Размер корпуса: корпуса генератора также становятся меньше. Многие производители сохраняют стандартные размеры для версии с несимметричным выходом (для которой требуется только четыре контакта), в то время как версии с дифференциальным выходом имеют шесть контактов и, следовательно, более крупные корпуса с размерами: 1612 1,6 х 1,2 мм, 2016 2,0 х 1,6 мм, 2520 2,5 х 2,0 мм, 3225 3,2 х 2,5 мм, 5032 5,0 х 3,2 мм, 7050 7,0 х 5,0 мм.
Диапазон температур. Наибольшее влияние на работу генераторов оказывает температура. Даже если потребляемая мощность мала и самонагревание практически незначительно, температура окружающей среды влияет на рабочую частоту, поскольку эти изменения влияют на механические размеры и силы механического напряжения в кристалле кварца. Важно проверить работу выбранного генератора на крайних значениях ожидаемых диапазонов.
Кварцы TCXO имеют более сложную конструкцию по сравнению с базовой версией, но потребляют значительно меньше энергии, чем OCXO со встроенным нагревателем, который обычно требует нескольких ватт. Кроме того, TCXO лишь немного больше, чем некомпенсированный блок, и значительно меньше, чем OCXO.
Низкое энергопотребление в КГ
Чтобы свести к минимуму энергопотребление, многие генераторы допускают отключение. Например, ECS-5032MV с выходом CMOS в керамическом корпусе 5032. Дополнительный блокирующий контакт позволяет снизить ток питания с 35 мА в активном состоянии до 10 мкА в состоянии ожидания. Время запуска 5 мс.
Справочник по кварцевым генераторам
А здесь вы можете скачать PDF справочник по современным кварцевым генераторам, включая их характеристики и подробное описание.
Форум по обсуждению материала КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ SMD
Параметры кварцевых резонаторов
Параметры частоты
Номинальная частота – частота Fн, указанная на маркировке или в документации на кварцевый резонатор (измеряется в МГц или кГц).
Базовая частота – реальная частота резонатора Fо, измеренная в заданных условиях эксплуатации. Как правило, определяются только климатические условия, а именно базовая температура окружающей среды То, (равная 25± 2°С для резонаторов со срезом типа АТ).
Рабочая частота – реальная частота резонатора F, измеренная в реальных условиях эксплуатации (климатических, механических и электрических). Обычно определен только допустимый диапазон изменения рабочей температуры.
Точность настройки частоты – максимально допустимое относительное отклонение базовой частоты резонатора от номинальной частоты. Определяется по формуле (1).
Температурная нестабильность частоты
Относительное отклонение рабочей частоты резонатора от базовой частоты. Определяется по формуле (2).
Может быть представлено в виде зависимости от рабочей температуры T, в соответствии с формулой (3) для кварцевых пластин с типом среза АТ и формулой (4) для кварцевых пластин остальных типов.
Долговременная нестабильность частоты (старение) – систематическое изменение базовой частоты с течением времени из-за внутренних изменений в кварцевом резонаторе. Параметр старения задается как относительное изменение базовой частоты за заданный промежуток времени. Это значение выражается в частях миллиона за год (например, 3 ppm / year ). Уход частоты под влиянием старения в максимальной степени сказывается в течение первых 30 – 60 дней эксплуатации, после чего влияние этого фактора уменьшается.
Режим работы резонатора (номер гармоники)
Например, кристалл может работать на основной частоте 10 МГц, или в нечетных гармониках приблизительно 30 МГц (третий обертон), 50 МГц (пятый обертон) и 70 МГц (седьмой обертон).
Параметры температуры
Базовая температура – Температура окружающей среды То, для большинства резонаторов равная 25± 2°С, при которой выполняются измерения определенных параметров кварцевого резонатора (в частности, значения базовой частоты).
Диапазон рабочих температур – Диапазон температур, для которого производитель гарантирует, что максимальное отклонение рабочей частоты от номинального значений не выходит за пределы заданного допуска.
Диапазон предельных температур – Диапазон температур, в котором резонатор сохраняет работоспособность, но отклонение частоты от номинала может выходить за пределы, гарантируемые производителем.
Диапазон температур хранения – Диапазон температур, в котором кварцевый резонатор может находиться в режиме хранения (то есть, в состоянии отсутствия колебаний). После окончания хранения резонатора и обеспечения температуры в пределах рабочего диапазона (в течение некоторого отрезка времени), резонатор может использоваться в режиме колебаний, причем при этом будут гарантироваться все указанные производителем параметры.
Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора
Электрические параметры
Эквивалентная схема кварцевого резонатора – представляет собой электрическое описание кварцевого резонатора, работающего на резонансной частоте. Эквивалентная схема кварцевого резонатора представлена на рисунке 1. С0 – шунтирующая емкость. R1, L1 и С1 – соответственно динамическое сопротивление, динамическая индуктивность и динамическая емкость. Динамические параметры представляют собой соответствующие эквиваленты резонатора как электромеханической системы и определяются, в основном, характеристиками среза кварцевого элемента.
Шунтирующая емкость C0 – Емкость между выводами кристалла. Измеряется в пикофарадах. Шунтирующая емкость складывается из паразитной емкости кварца, емкости области электродов кристалла и емкости, вносимой кристаллодержателем. Шунтирующая емкость имеет значение порядка единиц пФ.
Динамическое сопротивление R1 – Параметр, характеризующий энергетические потери в колебательном контуре. Динамическое сопротивление R1 кварцевых резонаторов изменяется в интервале от нескольких Ом до сотен кОм в зависимости от частоты резонанса, номера гармоники и ряда конструктивных факторов. Часто обозначается как эквивалентное последовательное сопротивление ESR.
Динамическая индуктивность L1 – Параметр, характеризующий эквивалент массы в колебательном контуре. Динамическая индуктивность L1 кварцевых резонаторов изменяется в интервале от тысяч Гн для резонаторов низких частот до нескольких мГн для высокочастотных резонаторов.
Частота резонанса F – частота, определяемая в соответствии с формулой (5)
Емкость нагрузки СL
Рис. 2. Согласование емкости нагрузки
Измеренное или вычисленное значение емкости, включенной параллельно с кварцевым резонатором. Резонансная частота кварца, включенного в реальную электрическую цепь, будет изменяться в некоторых пределах при разных значениях емкости нагрузки. Для упрощения взаимодействия заказчиков и производителей резонаторов практикуется настройка резонаторов при определенном значении нагрузочной емкости. В этом случае измеренная частота должна соответствовать номинальной с учетом указанной точности настройки.
Например, для емкости нагрузки равной 16 пФ имеем
Уровень управления (drive level)
Обычно определяется как мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором. Минимальное значение этого параметра определяется количеством энергии, необходимой для нормального запуска резонатора и обеспечения устойчивых колебаний. Однако повышенное значение этого параметра может вызвать ухудшение параметров старения и механические повреждения кристалла.