www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Кварцевые генераторы на гармониках

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

Комментарии к статье Комментарии к статье

Используя схемы бесконтурных кварцевых генераторов (КГ) автора [1, 2], можно получить генерацию не только на первой (основной) гармонике кварца, но и на его третьей гармонике. При этом интересно отметить, что в этих схемах на третьей гармонике работают как специально предназначенные для генерации на гармониках кварцы (так называемые гармониковые), так и обычные.

Однако приведенные схемы далеко не исчерпывают схемотехнику бесконтурных обертонных кварцевых генераторов Еще одна схема из семейства таких генераторов на биполярном транзисторе приведена на рис. 1. Такой КГ проще схем из [1, 2].

На первый взгляд, эта схема похожа на хорошо известную схему емкостной "трехточки", однако она отличается от "классической" схемы. В генераторе отсутствует один из конденсаторов обратной связи (между базой и эмиттером транзистора) по сравнению с "классической" схемой КГ.

Помимо сокращения числа элементов, схема имеет и другие преимущества "Классический" КГ генерирует исключительно на первой гармонике кварца. Автору в многочисленных опытах никогда не удавалось получить генерацию на третьей (механической) гармонике. Схема, приведенная на рис 1, при достаточно малой емкости С3 (обычно несколько десятков пикофарад) легко запускается на третьей гармонике кварца. При этом по мере увеличения емкости С3 уровень выходного ВЧ-напряжения КГ постепенно уменьшается (также незначительно уменьшается частота генерируемых колебаний на десятки - сотни герц) При дальнейшем росте С3 происходит переход генератора в область двухчастотных колебаний, а далее - "перескок" генерируемых колебаний на частоту первой гармоники. Амплитуда генерируемых колебаний при этом вновь вырастает.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 1

При еще большем увеличении С3 происходит постепенное уменьшение амплитуды колебаний, сопровождаемое незначительным уменьшением частоты, и наконец, при достаточно большой емкости С3 (например, несколько нанофарад для кварца на частоту 27 МГц) колебания КГ срываются. Картина происходящих явлений в КГ по мере увеличения емкости С3 приведена на рис. 2.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 2

Амплитуда выходного напряжения КГ при генерации на первой гармонике (для "гармониковых" кварцев) оказывается больше, чем при генерации на третьей гармонике (для тех же кварцев). Таким образом, на рис. 2 представлен наиболее общий случай, когда для кварца возможна генерация как на первой, так и на третьей механической гармонике.

Иногда (весьма редко) все же встречаются кварцы, генерирующие только на первой гармонике. В этом случае на рис. 2 остается только один пик (правый), а левый пик и область двухчастотных колебаний исчезают. Для наблюдения "перескоков" частоты КГ при изменении емкости С3 необходимо присоединить к КГ через хорошие буферные каскады (с входным сопротивлением более 10 кОм и входной емкостью не более нескольких пикофарад) ВЧ-осциллограф и частотомер.

В качестве С3 используется КПЕ (12...495 пФ), включаемый в схему КГ либо непосредственно, либо через малые емкости (несколько десятков пикофарад). Подключение КПЕ к плате КГ выполняют толстыми неизолированными проводами минимально возможной длины.

Однако с точки зрения практического использования более удобна схема, представленная на рис. 3. В этом случае требования к буферному каскаду значительно снижаются. Тем не менее, и при работе такой схемы КГ в составе приемника или трансивера буферный каскад (хоты бы простейший) все-таки желателен. Необходимо также осуществить стабилизацию питания приведенных схем КГ. Следует особо обратить внимание на номиналы резисторов в схемах (рис. 1 и 3): их нельзя менять в широких пределах. Так, для схемы КГ по рис. 1 при напряжении питания 9...12 В должно выполняться условие:

R1 = R2 = 20*R3;

R3 = 470...2000 Ом (1)

КГ согласно рис. 3 при таком же напряжении питания требует выполнения условий:

R1 = R2 = 20*R4 (при R3 " R4);

R4 = 470.. 2000 Ом, (2)

или

R1 = 20*R4;

R2 = 10*R4 (при R3 ~= R4);

R4 = 470...2000 Ом;

R3 <= 1000 Oм. (3)

Только при выполнении условий (1), (2) или (3) схемы КГ будут вести себя как описано выше.

Выбор номиналов резисторов смещения производится с использованием рекомендаций из [3]. Выходное сопротивление КГ (рис. 3) практически равно R3.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 3

Буферные каскады для таких КГ можно использовать такие же, как и в [2]. Однако всегда следует помнить, что буферный каскад может дифференцировать (а в отдельных случаях интегрировать) входной сигнал, что приводит к искажению формы колебаний в случае синусоидальных сигналов.

Приведенные выше схемы КГ могут быть рекомендованы для широкого использования в радиолюбительских конструкциях. Особенно удачной, по мнению автора, является схема на рис. 3, имеющая 50-омный выход по ВЧ (при номиналах R1=R2=10 кОм, R3=51 Ом).

Данные схемы КГ являются по классификации [5] "двухточечными", способными работать как на первой, так и на третьей гармонике кварца. Например, кварц РК-169 в схеме по рис. 3 (R3=51 Ом) генерировал с частотой 27411 кГц при С3=51 пФ, и с частотой 9142,42 кГц при С3=330 пФ, в то время как на корпусе кварца была указана частота 27,41 МГц.

Теперь рассмотрим генераторы, сконструированные автором на основе прототипа - генератора Пирса, который представляет собой генератор с емкостной связью через конденсаторы С2 и С4 (рис. 4).

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 4

Кварцевый резонатор при работе в генераторе Пирса имеет индуктивное реактивное сопротивление, поэтому такой генератор работает в области частот, находящейся между частотой последовательного fs и параллельного fp резонанса кварца. Согласно [4], кварц в этом генераторе генерирует на частоте, близкой к fp, однако в [6] отмечается, что частота генерации ближе к fs, нежели к fp. В этой связи деление таких КГ на генераторы последовательного и параллельного резонанса не совсем удачно вследствие зависимости генерируемой частоты от значений реактивностей, входящих в схему (например, на рис. 5 это С2 и С4).

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 5

На рис. 4 резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения для создания необходимого напряжения смещения базы транзистора VT1. Для получения высокой температурной стабильности рабочей точки используется цепь ООС по постоянному току R3-C3.

Конденсаторы С1 и С3 - блокировочные, они при достаточной емкости не влияют на частоту КГ. В то же время, конденсаторы С2 и С4 непосредственно участвуют в генерации колебаний, и от их емкости зависит частота. Реактивное (индуктивное) сопротивление дросселя L1 весьма велико (намного больше реактивных сопротивлений конденсаторов С2, С4 и кварца ZQ1), поэтому роль дросселя L1 в схеме КГ Пирса сводится исключительно к разделению постоянного и ВЧ-токов. По этой причине L1 можно заменить каким-либо другим источником тока (даже резистором). Особо следует отметить, что применение подобных дросселей (особенно с высоким значением добротности Q) в ряде случаев может приводить к возбуждению генератора совсем не на частотах кварца. Введение дросселя снижает надежность КГ, поэтому по возможности лучше отказаться от него.

Рабочая схема КГ приведена на рис. 5. Выбирая емкости конденсаторов С2=СЗ достаточно малыми, получаем генерацию на третьей гармонике кварца. По мере увеличения указанных емкостей начинает повторяться картина, показанная на рис. 2, и при достаточно больших величинах этих емкостей получаем генерацию на первой гармонике кварца.

На транзисторах VT2 и VT3 выполнен буферный каскад, представляющий собой включенные один за другим эмиттерные повторители. Резисторы R3 и R7 - антипаразитные, служат для повышения устойчивости работы буферного каскада. Если принять, что С2=С3, то при работе КГ на третьей гармонике эти емкости можно определить из выражения

С2 = С3 = L, (пФ)

где L - длина волны для третьей гармоники, м.

Для надежной работы на первой гармонике эти емкости надо выбирать в 3, а лучше в 5 раз большими.

На рис. 6 приведена схема ВЧ-приставки к вольтметру с высоким входным сопротивлением, при помощи которой и с использованием градуировочного графика определялось ВЧ-напряжение на коллекторе VT1 (рис. 5). Приставку подключают к высокоомному (RBX>1 МОм) вольтметру в режиме измерения постоянного напряжения.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 6

Данные, полученные для одного из гармониковых кварцев (46,516 МГц), представлены в табл.1. Как видно из таблицы, для кварцев на частоту около 50 МГц вполне хватает тех емкостей, которые имеют монтажная плата и сам транзистор. Для кварца на 27 МГц генерации на третьей гармонике в отсутствии С2 и С3 не наблюдается.

Используемые для построения кварцевых генераторов(КГ)биполярные транзисторы (БТ) характеризуются достаточно большими емкостями между электродами (Сбэ, CKg, Скэ), присущими собственно транзистору. Будем называть их внутренними емкостями транзистора Из-за значительных внутренних емкостей БТ работа КГ на этих транзисторах определяется уже не только емкостями конденсаторов, но и внутренними емкостями БТ. СВЧ-полевые транзисторы (ПТ) с одним или двумя изолированными затворами имеют весьма малые внутренние емкости, которые на порядок (или даже более) меньше, чем внутренние емкости ВЧ БТ. Поэтому работа КГ на СВЧ ПТ будет определяться в основном только емкостями конденсаторов, а также паразитными емкостями монтажа.

Предлагаемая схема КГ на ПТ (рис. 7) выполнена на основе истокового повторителя. Поскольку в настоящее время наибольшее распространение получили СВЧ ПТ с двумя изолированными затворами, а для сравнения работы КГ на биполярных и полевых транзисторах нужен однозатворный ПТ, такой ПТ получается из двухзатворного при соединении его затворов вместе. Учитывая, что используемые СВЧ ПТ работают в области частот до единиц гигагерц, они весьма склонны к самовозбуждению (печатные дорожки на плате "работают" как своеобразные СВЧ-контура).

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 7

Для устранения самовозбуждения автор использовал антипаразитные SMD-резисторы с небольшим сопротивлением, номинал которых подбирался опытным путем (на рис. 7 это R3 и R4). Такие SMD-резисторы припаиваются к укороченным до минимально возможной для монтажа длины выводам ПТ Для устранения ухода частоты КГ в ходе измерений, к нему подключается буферный каскад из последовательно включенных истокового и эмиттерного повторителей. Полная схема исследуемого КГ на СВЧ ПТ представлена на рис. 8. Данный буферный каскад обладает значительно лучшими свойствами, чем буферный каскад на ВЧ БТ (рис. 5).

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 8

На первый взгляд, схемы КГ на БТ и ПТ по принципу действия одинаковы (обе схемы выполнены на основе широкополосных повторителей напряжения), но эксперименты показали, что ведут они себя различно. В КГ на БТ (рис. 1), при некоторой (малой) емкости конденсатора в цепи эмиттера транзистора, возникает генерация на третьей гармонике. По мере увеличения емкости конденсатора, генерация по-прежнему происходит на той же гармонике кварца. И только при дальнейшем увеличении емкости указанного конденсатора генератор переходит в область сложных колебаний. Зона сложных колебаний обычно наблюдается в довольно узком диапазоне изменения емкости конденсатора (доли...единицы пикофарад). В этой же области наблюдается пик (максимум) выходного напряжения. Дальнейшее увеличение емкости конденсатора приводит к генерации на первой механической гармонике кварца.

В КГ на СВЧ ПТ, при использовании достаточно низкочастотного кварца (например, с первой механической гармоникой около 9 МГц), описанная выше смена состояний вообще не наблюдается, что можно в первом приближении объяснить весьма малыми внутренними емкостями ПТ.

Для проверки этого предположения с помощью специально включаемого конденсатора (6,8 пФ), обозначенного на рис. 7 и 8 как Сзи, искусственно увеличивалась соответствующая емкость транзистора, что делает работу КГ на БТ и ПТ сопоставимой. Данные для КГ на ПТ (частота и выходное напряжение) без конденсатора представлены в табл.2. В табл. 3 приведены данные для случая, когда устанавливался дополнительный конденсатор с емкостью 6,8 пФ. При этом использовался один и тот же кварц (27668 кГц), а также резисторы R1=R2=20 кОм. После установки дополнительного конденсатора Сзи рассматриваемый КГ стал вести себя аналогично КГ на БТ.

Если КГ на ПТ работают с высокочастотными кварцами (например, кварцем с первой механической гармоникой около 15 МГц), то внутренней емкости самого ПТ (Сзи) уже вполне хватает для нормальной работы КГ. Данные для КГ с высокочастотными кварцами представлены в табл. 4 (на 46,516 МГц). При этом R1=R2=20 кОм.

Зависимость частоты и выходного напряжения от величины С3 из табл. 2 и 3 представлены в графическом виде на рис. 9 и 10, а из табл. 4 - на рис. 11.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 9

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 10

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 11

Примечания:

1 При C3=20 пф существует зона двухчастотных колебаний.

2 Если R1=R2=1 МОм, генерация происходит только на частоте 15,52 МГц

Транзисторы генератора и буферного каскада всех рассмотренных схем КГ работают при значительных уровнях ВЧ-сигналов, и поэтому вносят существенные нелинейные искажения. На выходе КГ присутствуют со значительным уровнем также и электрические гармоники сигнала. Частота этих гармоник в целое число раз больше основной частоты (т.е. первой гармоники). При работе кварца, например, на частоте 9 МГц, на выходе КГ будут также присутствовать и частоты 18, 27, 36, 45 МГц и т.д. Однако, как правило, эти высшие гармоники на порядок или более слабее, чем первая гармоника. Механические гармоники кварца не точно в целое число раз больше одна другой. Поэтому первая и третья механические гармоники кварца будут отличаться по частоте в число раз, не равное трем.

Используя эту особенность механических гармоник кварцев, можно различать собственно механические гармоники и гармоники электрические. Например, используя данные из табл 1, получим отношение частот

f3/f1 = (46518,46+46518,15)*2/(2*(15516,82+15513,54))=46518,3/15515,18=2,998 (4)

Частота резонаторов на механических гармониках определяется, согласно [9], выражением

fn = n(1 -Yn)*f1, (5)

где fn - частота n-й механической гармоники кварца, n - номер соответствующей гармоники (в данном случае целое нечетное число), f1 -частота первой механической гармоники кварца, Yn - поправочный коэффициент, зависящий от номера гармоники. Например, Y3=0,001 [9] Таким образом, выражение (5) для третьей механической гармоники приобретает вид:

f3=3*(1-0,001)*f1, (6)

откуда

f3/f1 = 3*(1 -0,001) = 2,997 (7)

Поскольку численные значения выражений (4) и (7) практически совпадают, можно говорить о том, что в генераторе возможна генерация как на первой, так и на третьей механической гармонике кварца.

Область сложных колебаний (рис. 2) существует во всех рассмотренных выше схемах КГ Ее можно обнаружить, подключив к выходу КГ осциллограф. На экране наблюдается сложная картина, далекая от обычной синусоиды. В зоне сложных колебаний сосуществуют колебания и первой, и третьей механических гармоник Увеличение емкости соответствующего конденсатора (С3) ведет к уменьшению амплитуды третьей гармоники и возрастанию амплитуды первой.

Во всех рассмотренных КГ при генерации на первой механической гармонике выходное напряжение оказывается несколько больше, чем при генерации на третьей. Колебания с частотой первой механической гармоники всегда "сильнее", чем колебания с частотой третьей, поэтому происходит увеличение выходного напряжения КГ в области двухчастотных колебаний при увеличении емкости "управляющего" конденсатора (С3). Увеличение емкости "управляющего" конденсатора вне зоны двухчастотных колебаний приводит, наоборот, к уменьшению выходного напряжения генератора.

Наблюдаемые отличия в работе КГ на БТ и ПТ, а также аномальная работа КГ на ПТ в случае использования достаточно низкочастотных кварцев, обусловлена разницей значений Сбэ для БТ и Сзи для ПТ (Сбэ"Сзи). Если сравнять Cбэ и Сзи путем подключения дополнительной емкости Сдоп (Сдоп ~= Сзи) между затвором и истоком ПТ, КГ на БТ и ПТ начинают вести себя примерно одинаково. Поскольку все рассмотренные выше схемы КГ работают как на первой, так и на третьей механической гармонике кварца, для анализа можно использовать эквивалентную схему кварца, показанную на рис. 12.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 12

Используя такую схему кварца, можно представить эквивалентную схему генератора на ПТ согласно рис. 13.

Кварцевые генераторы на гармониках
Рис. 13

Все рассмотренные схемы КГ не содержат никаких колебательных (резонансных) контуров, кроме самого кварца. Это значительно упрощает изготовление и настройку таких гармониковых КГ путем подбора в основном только емкости "управляющего" конденсатора.

Литература

  1. Артеменко В. Бесконтурный кварцевый генератор. - Радиолюбитель, 2000, №8, с.27.
  2. Артеменко В. Кварцевый обертонный бесконтурный генератор. - Радиомир KB И УКВ, 2002, №1, с.27-29.
  3. Хоровиц П., Хилл У. Исскусство схемотехники. Том 1. - М.: Мир, 1984.
  4. Хабловски И., Скулимовски В. Электроника в вопросах и ответах. - М.: Радио и связь, 1984.
  5. Белоусов О. Двухточечный кварцевый генератор. - Радиомир, 2001, N7, С.33.
  6. Мэзон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применения в ультраакустике.- М.: ИЛ, 1952.
  7. Белоусов О. Кварцевый генератор - Радиоаматор, 2002, №6, с.25.
  8. Артеменко В. Барьерные генераторы ВЧ на биполярных транзисторах. - Радиохобби, 2000, №2, с.35.
  9. Лабутин Л. Кварцевые резонаторы - Радио. 1975, N3, с.13-16.

Автор: В.Артеменко, UT5UDJ, г.Киев

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Радио 1934 (архив за год)

журналы Компьютерра 2007 (архив за год)

книга Полупроводниковые преобразователи. Бирзниек Л., 1967

книга В помощь школьному радиокружку. Вознюк В.В., 1970

статья Как отличить основания от кислот

статья Расчет дросселя источника подпиточного тока для полуавтоматической сварки

справочник Сервисные меню зарубежных телевизоров. Книга №13

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]