Quartz generátorok - rádiós amatőr portál - dxportal (dx portal)
Az oszcillátorok frekvenciájának relatív instabilitása rezonátorokon LC-áramkörök formájában általában nem kisebb, mint 10 -3. 10 -4. Az oszcillátor frekvencia stabilitása jelentősen függ az oszcilláló rendszer minőségfaktorától és stabilitásától. Az LC-áramkör minőségi tényezője általában nem haladja meg a 200-at. 300. A modern rádióadók és vevők számára a frekvencia stabilitására nagyobb követelményekre van szükség. Általában a 10-6-nál nem rosszabb, hosszú távú relatív instabilitás szükséges. 10 -8. amely kvarcrezonátorok alkalmazásával érhető el. A kvarcrezonátorok Q-faktora sokszor nagyobb, mint az LC-áramkörök rezonátoraié, és 10 4 10 6.
Számos kvarc oszcillátor létezik. Ezért a gyakorlatban a leggyakrabban használt rendszereket kellett figyelembe venni. A kvarcrezonátor hagyományos ekvivalens áramköre a 3. ábrán látható. A dinamikus induktivitás Ls, a Cs dinamikai kapacitása és az Rs veszteség-ellenállás a közvetlen és inverz piezoelektromos hatás és a piezoelektromos elem rezonancia tulajdonságainak köszönhető. A párhuzamos kapacitás Cp a piezoelektromos, a kapacitás és a szerelés interelektromos kapacitásának köszönhető. A dinamikus ág resonáns frekvenciáját az Fs kvarcrezonátor egymást követő rezonancia frekvenciájának nevezik.
Puc.1
A Q kvarcrezonátor Q-tényezőjét a dinamikus ág határozza meg a sorozat oszcilláló áramkörének képletével összhangban
A párhuzamos rezonancia Fp frekvenciája kissé magasabb, mint az Fs, ami a Cp, Cs és Ls párhuzamos rezonancia következménye. A kvarcrezonátor egyik fontos paramétere a párhuzamos kapacitás aránya a dinamikus kapacitással, amit r jelölik, és a kapacitív együtthatót
A különböző irodalmi források szerint az AT-cut kvarc kapacitív együtthatója 220. 250. Figyelembe véve, hogy a Cs / Cp<0,1, можно пользоваться приближенным выражением для частоты параллельного резонанса
R> 25 kapacitív koefficiens esetén a rezgésintervallum, amelyet a kvarcrezonátor párhuzamos és szekvenciális rezonanciáinak frekvenciája közötti különbségként definiálhatunk,
A kvarc rezonátor mechanikai felharmonikusán a rezonanciaintervallum csökken, és kifejezése határozza meg
ahol n a harmonikus száma.
A kapacitív arány határozza meg, nagysága a rezonancia időszak a rezonátor, ezért sikerült frekvenciatávolsága kvarc oszcillátor, frekvencia stabilitás, amikor a paraméterek változtatásával az áramkör, és fenntartása a feltételeket a előfordulása rezgések az áramkörben a kvarc oszcillátor. Értékelni, hogy az a kvarcrezonátor izgatott, kristály oszcillátor áramkört használnak valamilyen paraméter az úgynevezett minőségi tényező. A rezonátor minőségi tényezőjének és kapacitív koefficiensének aránya
A kvarcrezonátorok esetében az M értéke 1 és 10 000 között van<2 реактивное сопротивление резонатора оказывается положительным (емкостным) и не имеет области индуктивной реакции. Следовательно, возбуждение такого резонатора в схемах кварцевых генераторов, требующих индуктивной реакции, становится невозможным. При М>2, a rezonátor induktív reakciókörülettel rendelkezik, és minél nagyobb az M érték, annál szélesebb a régió.
A gyakorlatban kétféle kvarc generátor a leggyakoribb:
a) generátorok, amelyekben a kvarc rezonátor része az oszcilláló áramkörnek, és egyenértékű az induktivitással;
b) olyan generátorok, amelyekben a kvarckrezonátor szerepel a visszacsatoló hurokban, keskeny sávú szűrőként használják és egyenértékűek az aktív ellenállással.
Kristály oszcillátor, amely egy kristály rezonátor használunk egy induktív áramköri elem reakciók úgynevezett oszcillátor és generátorok, amelyben egy kvarcrezonátor építeni a visszacsatolás, az úgynevezett sorozat rezonancia generátorok.
A kvarc oszcillátor kvarc oszcillátor áramkörét a kollektor és az alap között a földrajzi emitterrel (kapacitív három ponttal) összhangban terveztük.
Jelenleg, kapacitív trehtochka találja széles alkalmazási frekvenciatartományban akár 22 MHz a rezonátor az alapfrekvencián, és akár 66 MHz-es, amikor izgatott a harmadik harmonikus a mechanikai (3. ábra). A kristály oszcillátor között a kollektor és a bázis az áramkör egy földelt emitteres nagyfrekvenciás, nem hajlamos a zavaró ingadozása anharmonikus felhangokkal, azt kiváló a stabilitása, amikor változik a frekvencia a tápfeszültség és a környezeti hőmérséklet.
A tranzisztor reaktív paramétereinek változása a tápfeszültségtől és az időtől függően meggyengül a C1, C3 kapacitás növekedésével (2. az öngenerátor munkafrekvenciájának megközelítésével az Fg. Azonban a kapacitás túlzott növekedése az öngeritáció körülményeinek romlásához vezet. Másrészről, a kapacitás növelésével a rezonátoron eloszló teljesítmény növekszik, ami a generált frekvencia instabilitásának növekedéséhez vezet. A technikai specifikációk szerint a kvarcra eloszlott teljesítmény 1. 2 mW-ra van korlátozva. Azonban, a frekvenciatartományban 1 MHz egy 22 teljesítmény disszipáció sorozat rezonancia frekvenciája függ a teljesítmény disszipáció, és az arányossági tényező egyenlő (0,5. 2) • 10-9 Hz / mW, ezért korlátozni kell mennyiségben disszipált teljesítmény rezonátor igen stabil oszcillátorok 0.1. 0,2 mW.
A gyakorlatban javasoljuk a C1, C3 kapacitás kiválasztását úgy, hogy a generációs frekvencia ne legyen nagyobb, mint az Fs rezonáns intervallumának egynegyede. Amikor a kvarc rezonátor a kvarc páratlan mechanikai harmonikáján izgatódik, az R3 ellenállás helyett az Lk induktivitást használjuk (3. A generációs frekvenciánál az Lk-C4 áramkörnek kapacitív ellenállása kell, hogy legyen. annak rezonanciafrekvenciája alacsonyabb, mint a generációs frekvencia. Az áramkör paramétereit úgy kell megválasztani, hogy saját frekvenciája 0,7 legyen. 0,8 a generációs frekvencia. Ennek eredményeképpen az áramkör kapacitív vezetőképességgel rendelkezik a kívánt harmonikus frekvenciáján, ami kizárja az alacsonyabb harmonikusok és az alapfrekvencia generálásának lehetőségét.
A oszcillátor generátor működési frekvencia fölött 22 MHz, a rezonátor általában gerjeszti a 3. vagy 5. harmonikus, de nem a nagyobb, mivel egy erős hatást párhuzamosan kapacitást hatást. Gyakrabban, mint a 2. ábrán látható, alkalmaz hárompontos kapacitív kristály rezgőkör egy kvarcrezonátor között a kollektor és tranzisztor bázisa a kapcsoló áramkör egy földelt gyűjtő (4.ábra). Ez a rendszer különösen hasznos az elektronikus frekvencia-hangolással rendelkező generátorokhoz (kvarc-varicaps sorba kapcsolva), és kevesebb zárt elemet tartalmaz, mint a földelt emitterrel rendelkező áramkör. A kvarc generátorok számos szakembere a rezonátor alapvető vagy harmadik mechanikai harmonikáján működő kvarc oszcillátorok összes áramkörének kapacitív hárompontos pontosságát vizsgálja. Meg kell jegyezni, hogy van egy kapacitív hárompontos áramkör, amely nem tartalmaz induktivitást, ami izgatott a 3. és az 5. harmonikusokon.
Autogenerátor kvarcban az áramkörben. Ha az L1 induktivitó sorozatban kapcsolódik a kvarchoz, ez új tulajdonságok megjelenéséhez vezet, a generátorban (5. ábra) lehetséges a kvarcrezonátor által stabilizálódott öncsillapítások.
Nagyfrekvenciák esetén, ahol a rezonátor párhuzamos kapacitása reaktancia kisebb, mint a kvarc rezonátor dinamikus ágának reaktanciája, az öngenerálás egy párhuzamos C kapacitással lehetséges. Az L1 induktivitás jelenléte azt jelenti, hogy fáziselegyet lehet végezni
az egymást követő rezonancia frekvenciája, valamint az egymást követő rezonancia frekvencia alatti detonációk bizonyos tartományában. Az L1 induktivitása biztosítja, hogy a fáziseloszlás kielégüljön az M<2, и эквивалентное реактивное сопротивление кварца не может иметь индуктивный характер. Это значит, что генератор с кварцем в контуре может работать на более высоких частотах и более высоких номерах механических гармоник кварцевого резонатора. Для исключения паразитного самовозбуждения через параллельную емкость Ср, которое наиболее вероятно на высоких частотах и на высших механических гармониках, параллельно резонатору включают резистор R1, который вносит потери в контур паразитного самовозбуждения.
A karmantyú rezonátor mechanikai felharmonikusokkal szembeni aktivitására vonatkozó követelmények csökkenthetők a soros rezonancia generátor áramkörök használatával. Mivel egyre gyakrabban és a harmonikus szám a kvarcrezonátor csökkent aktivitása miatt, hogy növelje a egyenértékű sönt ellenállás és növekvő befolyása a statikus (párhuzamos) kapacitív Cp, szükséges, hogy semlegesítse vagy offset. A semlegesítést egy hídkörben lehet elvégezni, ahol a kvarcot egy kiegyensúlyozott híd egyik karjára helyezzük.
Bridge soros oszcillátor. A rendszer a 6. ábrán látható, a pontos egyensúlyt a híd (Cp = C2 = HL1-2 HL2-3) visszacsatoló végzik csak egy dinamikus ága rezonátor. A mechanikus harmonikus kvarcrezonátor meredeken emelkedik vezetőképesség soros rezonátor ága, a híd egyensúlyból, és egy megfelelő választás elemek izgatott oszcillátor áramkör. Az L1-C3 áramkört a kívánt harmonikus frekvenciájához kell hangolni.
Ebben a rendszerben kvarcrezonátorokat gerjeszthetünk az 5. vagy a 7. harmonikán. Reakcióvázlatok semlegesítésére statikus kapacitásból a rezonátor nagyon kritikus a üzemmód és nehéz beállítani, bár lehet frekvencián alkalmazzák akár 100 MHz. A felső határ a frekvenciájú generátor a semlegesítés miatt nehéz ahhoz, hogy nagy eredő ellenállás áramkör a frekvencia növekedésével, mivel a kezdeti kapacitása az áramkör nem lehet kis miatt parazita kapacitások.
Butler-sémát (7. Ábra) a legnagyobb ellenállóképesség jellemzi a 100 MHz-ig terjedő destabilizáló tényezőkkel szemben. A generált frekvenciák felső határa az emittáló követő tulajdonságainak romlása miatt következik be. A Butler-rendszerben a tranzisztorok kibocsátóinak visszacsatoló áramkörébe egy kvarc rezonátor tartozik. A VT1 tranzisztor egy közös kollektor-körben van csatlakoztatva, és a VT2 tranzisztor közös alapra van kötve. Ennek a sémának a hátránya, hogy hajlamos a parazita öngerjesztésre, mivel a kimenet a kimenethez kapcsolódik a Cp kvarc párhuzamos kapacitásán keresztül. Ennek a jelenségnek a kiküszöbölésére egy induktivitás tekercs kapcsolódik párhuzamosan a kvarccal, rezonáns áramkörrel, amely párhuzamos kvarc kapacitással van hangolva, és amely a parazita oszcilláció frekvenciájára hangolható.
Autogenerátor a Butler-rendszer szerint egy kompenzációval rendelkező tranzisztoron. Frekvencián akár 300 MHz célszerű használni egy-lépcsős szűrő áramkört, például egy szűrő áramkör egy közös bázis (ábra8). Lényegében az oszcillátor egy egyfokozatú erősítő, ahol az áramkör van csatlakoztatva a emittere a bipoláris tranzisztor keresztül kvarcrezonátor, meghatalmazotti egy keskeny sávú szűrő. A hurok által alkotott párhuzamos kapacitív Cp és kvarc L2 tekercs, hangolt harmonikus frekvencia használt. Ahogy a működési frekvencia nő, a tranzisztor egyenértékű vezetőképessége növekszik, pl. az öngerjesztés feltételeinek teljesítése romlik. Azonban, annak ellenére, hogy ez az, a feltételeket az önálló gerjesztés az oszcillátor magas frekvenciákon könnyebb, mint a kvarc oszcillátorok a kollektor-bázis és kvarc az áramkörben, amely meghatározza az előnye.
Összefoglalva, meg kell jegyezni, hogy a fenti rendszerek kvarcoszcillátorok nem kipufogócsonk áramkört stabilizálódott kristály oszcillátor, és a kiválasztott program nagyban befolyásolja a jelenléte Kvarc rezonátorok a szükséges egyenértékű paraméterek, a kimeneti teljesítmény követelmények energiának a rezonátor, a hosszú távú stabilitás frekvencia stb.
Egy kicsit a rezonátorokról. A generátor rezonátorának kiválasztásakor különös figyelmet kell fordítani a rezonátor minőségére - annál magasabb, annál stabilabb a frekvencia. A vákuumszivattyúzott rezonátorok a legmagasabb Q-tényezőkkel rendelkeznek. De annál rezonánsabb a rezonátor, annál drágább. Gyakran vannak olyan rezonátorok, amelyek nagy oldali rezonansokkal rendelkeznek.
A Szovjetunióban, kivéve kvarc rezonátor, kristályok előállított lítium-niobát (jelzett RN és RM), a lítium-tantalátban (jelölt RT) és más piezoelektromos anyagok. Mint ilyen rezonátor egyenértékű paraméterek eltérnek a paramétereket kvarc rezonátor, akkor nem izgatott a rendszerek, amelyekben a kvarc jól működik, bár a frekvencia fel vannak tüntetve a burkolat lehet azonos. Lehet, hogy rosszabb a frekvencia stabilitása és a hangolási pontosság. Enterprises Szovjetunió általában előállított kvarckristályok a alapfrekvencia a 20. 22 MHz és a fenti - a mechanikai harmonikusok. Ez a kvarc lemezek feldolgozásának elavult technológiájának köszönhető. A külföldi cégek 35 MHz alapfrekvenciájú kvarcot gyártanak. Vezető külföldi cégek gyártás rezonátorok formájában úgynevezett fordított Mesa szerkezet, dolgozó ömlesztett vastagsága nyírási rezgés, amelynek frekvenciája az első harmonikus eléri 250 MHz! Használata az ilyen kvarc rezonátor a oszcillátor áramkör, amelyben a oszcillációs rendszerekben alkalmazandó rendszer szórt kapacitás és induktivitás paraméterek, egy kaphatnak rendkívül stabil oszcilláció akár frekvencián 750 MHz nélkül frekvenciatöbbszörözéssel!
Beszélj a fórumon