Осцилляторные схемы автогенераторов с кварцем
Схемы автогенераторов, в которых кварц выполняет роль одной из индуктивностей, называют «осцилляторными» (рис. 14.4).
Рис. 14.4 а - емкостная трехточка, б, в - индуктивные трехточки.
Роль реактивного элемента X1 (С1 – на рис. 14.4,а и L1 – на рис. 14.4,б) часто выполняет параллельный колебательный контур, через индуктивность которого удобно подавать напряжение питания на вывод коллектора.
Рис. 14.5
а- емкостная трехточка, б - индуктивная трехточка.
Всхемах рис 14.5 колебательный контур С1L1 должен быть настроен так, чтобы на генерируемой частоте его реактивное сопротивление имело емкостный характер для схемы «а» и индуктивный – для схемы «б». Это условие выполняется, если в емкостной трехточке контур настроить на частоту ниже частоты кварца, а в схеме индуктивной трехточки – выше.
Осцилляторные схемы автогенераторов, работающие на механических гармониках кварца
Как всякая механическая система, кварц резонирует на гармониках основной частоты. Полная электрическая модель кварца представлена на рис. 14.6. Индуктивности в динамических ветвях практически одинаковы, а емкости CКn уменьшаются в n2 раз в сравнении с CК1 (n – номер гармоники). Реактивное сопротивление кварца вблизи частот, равных его нечетным гармоникам, в зависимости от частоты изменяется так же, как показано на рис. 14.2. Это обстоятельство позволяет возбудить кварцевый автогенератор на частотах, в несколько раз больше его основной частоты. Это очень ценное качество КР. С ростом частоты толщина кварцевой пластины становится меньше. При толщине 0,2 мм резона-
93
тор становится механически непрочным. При таких размерах основная частота автоколебаний не превышает 20 МГц. При возбуждении КР на гармониках можно получить стабильную частоту в несколько сотен мегагерц, используя относительно низкочастотные КР. Возбудить кварц можно только на нечетных гармониках – третьей, пятой, седьмой и т.д. Максимальный номер гармоники, на которой КР возбуждается, зависит от «активности» кварца, от того, в какой степени проявляется пьезоэффект у данного экземпляра кварцевого резонатора.
Максимальная активность кварца проявляется на основной частоте, и, если не принять специальных мер, кварцевый автогенератор возбудится на частоте, определяемой LК1, CК1 и С0 Для выбора нужной гармоники в схему автогенератора вводят селективный элемент, роль которого выполняет параллельный колебательный контур. Схема кварцевого автогенератора, работающего на гармониках кварца, внешне не отличается от схемы емкостной трехточки, приведенной на рис. 14.5,а. Выбор нужной гармоники осуществляется настройкой контура С1L1. Установка резонансной частоты этого контура иллюстрирует рис. 14.7.
Рис. 14.7
Для возбуждения кварца на третьей гармонике резонансная частота контура L1C1 должна быть выше основной частоты кварца ωКВ, но ниже частоты 3ωКВ. При такой настройке реактивное сопротивление контура на основной частоте кварца имеет индуктивный характер и колебания на частоте ωКВ невозможны. На утроенной частоте кварца контур С1L1 эквивалентен емкости. Автоколебания возможны, так как схема представляет собой емкостную трехточку. Для
94