Характер и величины реактивных параметров колебательной системы зависят от конструкции этих элементов. При этом эффективно для повышения стабильности АГ использовать термокомпенсацию (емкость и индуктивность имеют разные знаки αl и αc) и термостатирование.
Тепловой режим АГ определяется не только окружающей средой, но и тепловыми процессами, протекающими в транзисторе. Для повышения стабильности частоты АГ, необходимо для облегчения его теплового режима снижать снимаемую с него мощность.
Стабильность частоты АГ зависит и от механических воздействий, оказываемых на элементы колебательной системы. Например, вибрация меняет емкость между деталями и проводами, что в свою очередь, изменяет частоту АГ. Уменьшение влияния механических воздействий на частоту АГ достигается за счет использования интегральной технологии.
На стабильность частоты АГ влияют изменения параметров транзистора. К контуру АГ подключены комплексные проводимости транзистора ẏ11, ẏ12, ẏ22. Их активные составляющие g11, g12, g22 вносят активные потери в контур, снижая его добротность, а следовательно, стабильность частоты АГ при изменении 𝛗k и 𝛗β. Реактивные составляющие этих проводимостей В11, В12, В22 вносят поправку к частоте АГ.
При изменении напряжения источников питания (например Ек ), изменяются реактивные параметры В11, В12, В22, что вызывает изменение зарядных емкостей транзистора и постоянных времени эмиттерного и коллекторного переходов. Поэтому для каждого типа транзисторов указывают оптимальные значения напряжения Ек и тока Ik0, при которых стабильность частоты будет высокой.
Для уменьшения влияния изменения параметров транзистора на частоту генератора на практике уменьшают связь колебательного контура с транзистором. С целью повышения стабильности частоты АГ питающее напряжение транзистора стабилизируют.
3. Параметрическая стабилизация частоты АГ обеспечивается путем введения в его схему дополнительных элементов, параметры которых уменьшают влияние дестабилизирующих факторов на частоту генерируемых колебаний. Так же элементы колебательных контуров должны быть высокочастотны и прецизионны (иметь высокий класс точности).
Для исключения влияния температуры на параметры усилительных элементов АГ помещают в термостаты, в которых температура поддерживается с точностью до одной тысячной ℃.
Уменьшение влияния механических воздействий обеспечивает применение печатного монтажа и проводов индуктивностей, вжигаемых в керамику.
Применение этих мер позволяет снизить нестабильность до 10-5 (уход частоты на Δf=10Гц при генерируемых колебаниях в fp=1 МГц).
Как указывалось выше, элементы колебательных контуров должны быть высокочастотны. Это же относится и к транзисторам. Поэтому для уменьшения фазового сдвига 𝛗к в АГ необходимо использовать транзисторы с высокой частотой fs – граничная частота.
Эффективной мерой повышения частоты АГ является компенсация фазового сдвига 𝛗β за счет включения в техточечную схему добавочного реактивного сопротивления Ẑ4 как показано на рис.
Схема
С учетом выше рассмотренного приведем полную схему транзисторного АГ по емкостной трехточечной схеме ( схема Клаппа)
схема
особенности схемы.
Разделительный конденсатор Ср, включенных в индуктивную ветвь контура. Так как он включен последовательно с С2, то общая емкость контура Собщ становится меньшей, чем при двух конденсаторах С1 и С2.
Для сохранения той же частоты АГ необходимо увеличить индуктивность L. В результате характеристическое сопротивление контура формула растет и, следовательно, контур при сохранении тех же потерь «r», обладает большей добротностью. Это, в свою очередь, приводит к более высокой стабильности частоты АГ.
Лекция 16. Кварцевая стабилизация АГ.
1. Кварц и его свойства.
2. Эквивалентная сила кварца.
3. Разновидности схем кварцевых АГ.
1. Исследуя влияние факторов, влияющих на стабильности частоты АГ, было установлено, что δ=Δ𝛗/2Q, где Q – добротность колебательной системы, а Δ𝛗=𝛗к+𝛗β. Это значит что всякое изменение углов, входящих в уравнение баланса фах, изменяет суммарный фазовый сдвиг, а колебательная система должна быть высокодобротной.
На LC-элементах обеспечить высокую добротность оказывается сложно. Требуемую добротность могут обеспечить колебательные системы, изготовленные из материалов, обладающих пьезоэлектрическими свойствами, в частности кварцевые резонаторы. Кварц представляет собой кристаллическую двуокись кремния. Добротность кварцевых резонаторов на несколько порядков превышает добротность обычных LC-контуров и достигает нескольких десятков тысяч и даже нескольких миллионов. В кварцевом резонаторе пластина кварца помещается между двумя металлическими электродами, а крепление происходит с помощью кварцедержателей. Кварцевая пластина вырезается из кристалла под определенным углом (срезом) относительно кристаллических осей. Вид среза определяет температурные характеристики резонаторов, а также частоту механических колебаний.
В настоящее время используются кварцевые пластины косых срезов с колебаниями «сжатия-растяжения» по ширине (диапазон 50…500кГц) и кварцевые пластины срезов с колебаниями «сдвига» по толщине (диапазон выше 500кГц).
Основная частота механических колебаний кварцевого резонатора при колебании сдвига по толщине определяется соотношением fкв=M/d, где M-1,7…3 МГц•мм- частотный коэффициент, зависящий от среза, а d – толщина пластины, мм.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.