Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 37

Стационарный режим работы автогенератора проанализируем с помощью эквивалентной схемы, изображенной на рис. 3.

Рис. 3. Эквивалентная схема автогенератора при наличии шумов.

Здесь шумы представлены независимым генератором шумового тока . По первому закону Киргофа:

, или

,                                                (10)

где     .

Уравнение (10) есть условие существования стационарного режима автоколебаний при наличии шума. Методом годографов определяем амплитуду и частоту колебаний.

Стационарный режим колебаний соответствует не точке пересечения годографов  и  А, а точке В, соответствует динамическому равновесию автоколебаний системы. При случайном изменении амплитуды и фазы вектора  амплитуда и частота колебаний в автогенераторе являются случайными функциями.

ЛЕКЦИЯ 14. Кварцевая стабилизация частоты.

Эквивалентная схема кварцевого резонатора. Эквивалентные схемы кварцевых автогенераторов при работе на основной и механических гармониках кварца. Схемы кварцевых автогенераторов и особенности их расчета. Схема Батлера. Двухкаскадные схемы кварцевых автогенераторов с повышенной стабильностью частоты. Гибридные и интегральные схемы автогенераторов. Схемы генераторов с устройствами на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

К современным источникам автоколебаний предъявляются высокие требования по стабильности частоты. Долговременная относительная нестабильность  частоты АГ не более . Такую нестабильность можно обеспечить, применяя кварцевые резонаторы. Устройство простейшего резонатора подобно плоскому конденсатору. Он состоит из пластины кварца, в две противоположные грани которого вжигают слой серебра, играющего роль электродов конденсатора. Пластину, укрепленную в кварце держателе, помещают в бал он с выводами для включения резонаторов в электрическую цепь.

Приложенное к электродам напряжение вызывает деформацию пластины, пропорциональную напряженности электрического поля. В свою очередь, изменение размеров пластины вызывает появление носителей зарядов на электродах. В этом проявляется совместное действие обратного и прямого пьезоэффектов. Если подвести к резонатору переменное напряжение, то изменение зарядов на электродах создаст ток в цепи  (пьезоток) в дополнение к току, проходящему через резонатор, как через обычную емкость, «пьезоток» резко возрастает при совпадении частоты приложенного напряжения с каждой из многих собственных частот упругих механических  колебаний пластины кварца. В кварце, как в системе с распределенными параметрами, колебания возбуждаются по основной частоте и на приближенных кратных ей частотах механических гармоник. Повышение частоты требует изготовления тонких пластин, что связанно с механическими трудностями. Для серебряных резонаторов обычно выполняют пластины не тоньше 0.2 – 0.3 мм на частоту основных колебаний не выше 15-30 МГц. Стабилизация более высоких частот возможна на механических гармониках кварца.

Для каждой резонансной частоты кварцевый генератор можно представить в виде схемы, показанной на рисунке. Зависимости сопротивлений кварцевого резонатора  и  как эквивалентного контура представлены на рис. 1.

а

Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора (а)

и резонансные характеристики кварца

Из резонансных характеристик видно, что в интервале частот  кварцевый резонатор имеет индуктивное сопротивление, т.е. представляет собой индуктивность. Для всех остальных частот – емкостное сопротивление. Резонансная характеристика параллельного контура очень острая, так как добротность контура высокая.

Последовательный резонансный контур  характеризуют пъезоэлектрические свойства пластины, включая  обусловленное протеканием через пластину тока смещения. Особенностями зависимости реактивной проводимости от частоты являются:

1.  Наряду с частотами последовательного резонанса появляются частоты параллельного резонанса.