Gerador de relógio GR10M-S

O GR10M-S é um gerador de relógio a 10 MHz, notável por ter um jitter de fase inferior a 600fs (medido entre 12KHz e 5MHz). Tecnicamente é uma evolução do GR10M-O, se bem que a precisão é a mesma (0,025ppm de desvio em frequência). Incorpora porém um filtro de jitter para minimizar o ruído de fase. Por conseguinte, o GR10M-S não só é útil como base de tempo de referência dada a sua precisão, como pode servir de base de tempo para conversão analógico-digital pelo seu baixo jitter. Em suma, este gerador de relógio também encontra aplicações fora do campo da instrumentação.

Parâmetros de funcionamento:
– V _{d. mín.} = 6,15V
– V _{d. máx.} = 14,2V
– Z _{L mín.} = 50Ω

Características eléctricas:
– I _d. (Z _L = 50Ω@1,65V) = 364,8mA
– P (V _d. = 7V, Z _L = 50Ω@1,65V) = 2,553W
– P (V _d. = 13V, Z _L = 50Ω@1,65V) = 4,742W

Características do sinal de saída:
– Frequência: 10MHz±0,025ppm
– Razão cíclica: 0,5
– Jitter de fase (CLKO1/J2, 12-5000KHz): 461fs_rms^*
– Jitter de fase (CLKO2/J3, 12-5000KHz): 569fs_rms^*
– Jitter ciclo-a-ciclo (CLKO1/J2): 2,68ps_rms^*
– Jitter ciclo-a-ciclo (CLKO2/J3): 2,82ps_rms^*
– Jitter periódico (CLKO1/J2): 1,55ps_rms^*
– Jitter periódico (CLKO2/J3): 1,62ps_rms^*
– Amplitude (Z L = 50Ω@0V): 2,28V_pp
– Amplitude (Z L = 50Ω@1,65V): 2,54V_pp
– Amplitude (Z L > 100KΩ): 3,30V_pp

* De acordo com a caracterização feita no laboratório JitterLabs (http://www.jitterlabs.com/)

À semelhança do GR10M-O, a base de tempo do circuito é dada pelo AOCJYR-10.000MHz-M5625LF (IC2), um OCXO da Abracon. A diferença fundamental é que em vez de um simples buffer de relógio, o circuito emprega um filtro de jitter para distribuir o sinal gerado. Essa função é desempenhada pelo o Si5317D da Silicon Labs, em IC3. Este filtro reduz o ruído de fase e, com efeito, o jitter.

Tal como em projectos anteriores, foram aplicadas diversas medidas de protecção contra sobre-tensões, inversões de polaridade, sobre-corrente e descargas electrostáticas. Novamente, a protecção contra sobre-tensões é exercida por um circuito crowbar com SCR (D3, C1, R1 e Q1), servindo D1 apenas para suprimir surtos mais rápidos, como complemento ao circuito anterior. As restantes medidas não são novas, pelo que seria fastidioso enumerá-las em pormenor.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido PLF1D470MCL2;
C3/4 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA106M006 (NOJA106M006RWJ ou equiv.);
C5/7-11 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C6 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
D1 – Díodo TVS SMAJ15A;
D2 – Díodo rectificador S2A;
D3 – Díodo Zener BZX84-B13;
D4 – LED WP1503CB-ID;
F1 – Fusível PPTC 2016L075/60;
HS1/2 – Dissipador DA-T263-201E;
IC1 – Regulador de tensão LM1117SX-3.3;
IC2 – Oscilador de cristal AOCJYR-10.000MHz-M5625LF;
IC3 – Filtro de jitter Si5317D (Si5317D-C-GM);
IC4/5 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG;
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 112659;
L1 – Conta de ferrite BLM21PG331SN1;
Q1 – Tirístor SCR NYC222STT1G;
R1/4-5 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R3 – Resistor de filme espesso 100Ω±5% 1/8W (0805);
S1 – Interruptor pulsador C&K GP11MCBE;
X1 – Cristal Abracon ABM8-166-114.285MHz.

O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.5.0) e Gerber. Mais uma vez recomendo que a encomenda da placa seja feita através do OSH Park, uma vez que o layout cumpre com as especificações deste serviço. Em alternativa, pode sempre usar outro serviço de fabrico, desde que o mesmo suporte furos a partir de 0,5mm. Quanto à montagem, a soldadura dos componentes SMD deve ser feita por refusão com ar quente, preferencialmente empregando um forno eléctrico com temperatura regulável. Os restantes componentes soldam-se pelo método usual.

A caixa recomendada para o projecto é a Hammond 1457C801. É uma caixa em alumínio anodizado com tampas revestidas a pó preto. Pode também optar pela caixa 1457C801BK, do mesmo fabricante, com o corpo também revestido a pó preto. Os painéis frontal e traseiro devem ser trabalhados de de acordo com o guia de furação.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://app.box.com/s/5uv9...95xz
Diagrama do circuito (Eagle 7.5.0 sch): http://app.box.com/s/oao6...hl0y
Layout da placa (pdf): http://app.box.com/s/ukz2...9eji
Layout da placa (Eagle 7.5.0 brd): http://app.box.com/s/i3sk...edr6
Ficheiros Gerber: http://app.box.com/s/7vnz...gefg
Guia de furação: http://app.box.com/s/h2ub...hsla
Notas do projecto: http://app.box.com/s/6pld...dnvk
Relatório de caracterização: http://app.box.com/s/raof...v4it
Pasta contendo todos os ficheiros: http://app.box.com/s/u749...deiu
Projecto no OSH Park: http://oshpark.com/shared_projects/X1ocstvj
JitterLabs: http://www.jitterlabs.com/