Мостовые схемы сложения. АГ гармонических колебаний. Общие сведения и основные положения. LC-автогенераторы. Стабилизация частоты автогенератора, страница 6

       Из-за технологических трудностей d0,1 мм, что обеспечивает f_кв17…30МГц. При этом возбуждение кварцевого резонатора возможно только на нечетных гармониках (n=3,5,7), т.е. в том случае на обкладных резонатора образуется заряды противоположного знака. Было установлено, что добротность КР на 3 и 5 гармониках такая же, как и на 1-й, а начиная с 7-й, она снижается.  Поскольку вся электромеханическая система с распределенными параметрами имеет множество собственных частот, то всегда стремятся их разнести. Это достигается выбором типа среза, ее геометрических размеров и обратной поверхности кристаллов.

2.         Поведение кварца в электрической цепи характеризуется его эквивалентной схемой. Эта схема вблизи его собственной частоты имеет вид (рис.1)

Рис.1.

 Здесь: С₀ – статическая емкость кварцедержателя (2…8 ПФ);

L_кв – динамическая индуктивность, которая характеризует инерционные свойства пластины;

С_кв –динамическая емкость характеризует упругие свойства пластины (от сотых до десятых долей ПФ);

Ч_кв – потери в резонаторе.

 Из эквивалентной схемы видно, что имеются две собственные частоты резонатора.  Первая – последовательного резонанса ω₁=1/, вторая (более высокая) – частота параллельного резонанса . Поскольку обычно C_kC_0, ω₀ω₁(1+C_k/2C₀).

Эквивалентное сопротивление КР (между т.а и б) можно записать в следующей форме:

Ẑкв_р=Zкв_р+𝛗Хкв_р.

Таким образом получим последовательную схему замещения КР (рис.2а) и его частотную характеристику.

Рисунки 2а и 2 б

Как видно из графика диапазона частот 0…ω₁ и ω₀…∞ реактивное сопротивление кварцевого резонатора носит емкостный характер, а в диапазоне ω₁… ω₀ – индуктивный.  Вблизи частоты ω₁ кварц ведет себя как последовательный контур с высокой добротностью, а вблизи частоты ω₀ – как высокодобротный параллельный контур. Благодаря большой добротности ФЧХ кварцевого резонатора вблизи частоты последовательного резонанса имеет большую крутизну, что, как уже указывалось, очень важно для построения высокостабильных АГ. Кроме того кварц обладает высокой эталонностью собственных частот, мало зависящей от действий дестабилизирующих факторов.

3.        Все схемы кварцевых  АГ, которые в настоящее время используются на практике, можно разделить на две группы. В первой группе схем КР играет роль индуктивного сопротивления (осцилляторные схемы).

      Во второй группе схем АГ кварц используется как последовательный резонансный контур. При этом КР включается в цепь обратной связи.

      Рассмотрим осцилляторные смемы (рис.3)

Схемы 3 а б в

        На рис 3.а) представляется емкостная трехточка. Она отличается конструктивной простотой и легкостью настройки.

        При работе кварца на механических гармониках схему усложняют включением катушки индуктивности L параллельно конденсатору C. Резонансная частота LC₁ – контура выбирается таким образом, чтобы она была ниже рабочей частоты, но выше ближайшей низкой нечетной механической гармоники. Это условие соблюдения баланса фаз. На рис 4 б и вкварц включается между базой и эмиттером и коллектором (индуктивная трехточка).

      Режим АГ с кварцос в цепи обратной связи имеет вид рис 4.а)

Схемы 2 4.а и 4.б

      Принцип работы этой схемы основа на том, что значения модуля сопротивления КР рна частоте последовательного резонанса ω₁ минимально и резко возрастает при отклонении от ω₁. Поэтому если включить КР в цепь ОС трехточечной схемы, то, при частотах близких к ω₁ цепь ОС (КВ-R) замкнута и АГ возбуждается. На частотах отличных от ω_1, сопротивление кварца велико, а коэффициент ОС мал и условие самовозбуждения АГ не выполняется.

      В рассмотренной схеме возможно возникновение паразитных колебаний на частотах, значительно больших ω₁. дело в том, что параллельно кварцу включена емкость кварцедержателя С₀ , а это приводит к тому, что на указанных частотах цепь ОС не размыкается и коэффициент ОС оказывается достаточным для возбуждения колебаний. Чтобы избежать этого явления применяется схема с нейтрализацией емкости С₀ (рис 4.б). С_nC₀ , но противоположен по фазе. Тогда при ω_гω₁ r_кв0 и цепь ОС оказывается замкнутой и колебания возникают только на частотах, близких к ω_1.

Лекция 17. Кварцевая стабилизация в диапазоне  частот.

1.  Способы получения сетки частот простейшими способами.

2.  Диапазон-кварцева стабилизация частот

3.  Способы получение дискретной сетки частот

1.        В ПРД, работающих на ограниченном числе дискретных волн, в качестве возбудителей применяются кварцевые АГ поскольку для каждой рабочей волны требуется свой кварцевый резонатор, такие устройства получили название возбудителей. Построенных по принципу «кварц-волна». Они обеспечивают стабильность частоты (1…3)•10^-6.

           Однако с увеличением числа работающих радиостанций, число фиксированных частот становится недостаточных и очень часто нужно быстро и в широких пределах изменять рабочую частоту.  Поэтому ПРД должен иметь возможность работать на любой частоте выбранного диапазона, к тому же точность установки и поддержания излучаемой высоты должны быть высокими. В связи с этим получили распространение возбудителей с диапазонной кварцевой стабилизаций частоты, т.е. диапазонные возбудители, выходные частоты которых могут принимать любые значения в пределах рабочего диапазона частот, либо практически любые достаточно близко расположенные значения дискретной сетки частот. Стабильность частоты таких возбудителей определяется один или несколькими кварцевыми АГ.

2.       Первая схема возбудителя с диапазонно-кварцевой стабилизаций частоты, основанная на принципе интерполяции, была предложена Г.А. Зайтленном в 1936г.