Схемы и режимы автогенераторов. Влияние изменений элементов схемы на частоту АГ. Эквивалентная схема кварца, страница 5

рис. 8.9.3

Применяют термостатирование, следовательно, режим работы кварцевого резонатора будет оптимальным для работы кристалла.

        8. 10. Эквивалентная схема кварца

Эквивалентная схема кварца изображена на рис.8.10.1.

                                    Рис.8.10.1.

Lкв (кв-кварца) - характеризует инерционные свойства пластины,

Скв - характеризует упругие свойства пластины,

Ркв - потери кварца, которые пропорциональны номеру гармоник,

 Со - статическая ёмкость кварца.

Две резонансные частоты - одна соответствует последовательному резонансу

  ,

другая, более высокая частота соответствует  параллельному  резонансу

Т.е. кварцевый резонатор эквивалентен контуру с  очень       малым коэффициентом включения,  поэтому  изменение  внешней  цепи   слабо влияет на собственные частоты.

Запишем комплексную проводимость кварца:

где  ,  w – текущая частота

  Если выделим из 1/Zкв вещественною и мнимую часть:

Re (Zкв):

      , где

Im (Zкв):

   

Рис 8.10.2

В диапзоне 0... и  реактивное  сопротивление  носит емкостной характер. Вблизи  кварц  ведёт  себя  как  последовательный колебательный контур, а около  как параллельный колебательный контур.

Схемы кварцевого генератора делят на:

1. Кварцевый генератор играет роль индуктивности (осцилляторы).

2. АГ в которой кварц используется в  качестве  последовательного колебательного контура (рис.8.10.3).

                                              рис. 8. 10. 3.

 а) самая высокая стабильность частоты,

 б) самая низкая стабильность частоты,

 в) высокая стабильность частоты.

На практике используется емкостная трёхточка (а). Она обладает конструктивной простотой и лёгкостью подстройки. Для емкостной трёхточки условие баланса фаз при предположении  выглядит так:

         Графическое решение уравнения имеет      вид (рис.8.10.4.):

                             рис.8.10.4

Осцилятор будет работать на частоте , так как сопротивление кварца мало. В точке А  р. мало и значительно меньше, чем . Условие баланса амплитуд будет выполняться на частоте . Для возбуждения колебаний на механических гармониках кварца и подавления всех частот меньше выбранной, параллельно C1 включают L1 (рис.8.10.5). Сопротивление контура C1L1 выбирают так, чтобы для всех частот меньше выбранной частоты было индуктивный, а для выбранной частоты - емкостным.  Условие самовозбуждения для малых частот (меньше выбранной) не выполняется. А на высоких частотах тоже не выполняется из-за уменьшения Scp.

                                              рис.8.10.5

Схема использования кварца в автогенераторе в качестве  последовательного колебательного контура (рис.8.10.6).

Рис.8.10.6.

Схема предназначена для генерации колебаний на  механических гармониках кварца. Ёмкость Сз - подстроечная.  Коллектор  АЭ  заземлён. Колебательная система образована емкостями C1,  C2,  С3, индуктивностью L1 и кварцевым резонатором L2 препятствуют возбуждению колебаний на НЧ.

R5>>R2 и препятствует паразитному самовозбуждению, R3 - автосмещение.

Схемы  АГ  с  включением  кварца  в  цепь  ОС   имеют вид (рис.8.10.7):

                                                                                                                                                        рис. 8.10.7

Чаше на практике применяется схема а), принцип работы  которой основан на том, что модуль сопротивления  |Zкв|  имеет  минимальное значение Rкв на частоте  и при отклонении  частоты  он резко вырастет. Схемы строят так, чтобы возбуждение колебаний было возможно в ограниченной области частот (вблизи ). При  отклонении от   колебания срываются.

Напряжение Uвх на базе снимается с Rд. Колебательная система состоит из коллекторного контура (Z1, Z2, Z3) и контура в  цепи базы (Rд, Rкв, Z2). По сути получаем двухконтурный АГ.  Частота в основном определяется кварцем.

Уравнение для стационарного режима, для управляющего  сопротивления:

Использование кварцевого кристалла в схеме ОС позволяет  получить низкою нестабильность частоты (рис.8. 10.8).

рис.8.10.8