Стабильный кварцевый генератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Известно, что стабилизирующие свойства кварцевого резонатора наиболее полно реализуются, если он возбуждается на частоте последовательного резонанса. Автору удалось разработать генератор с кварцевой стабилизацией частоты, самовозбуждающийся на частоте последовательного резонанса и практически не требующий налаживания.

За основу был взят известный генератор, в котором кварцевый резонатор включен между эмиттерами связанных транзисторных каскадов. Его упрощенная схема (без цепей смещения транзисторов) показана на рис. 1. Транзистор VT1 включен по схеме с общей базой, а VT2 - с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Как известно, выходное сопротивление эмиттерного повторителя и входное - каскада с общей базой весьма невелики, поэтому кварцевый резонатор оказывается включенным между двумя малыми и почти активными сопротивлениями. В этих условиях он пропускает сигнал, замыкая кольцо обратной связи, только на частоте своего последовательного резонанса, где его сопротивление минимально.

Для самовозбуждения генератора необходимо соблюдение балансов амплитуды и фазы. Первый состоит в том, чтобы произведение коэффициентов передачи всех звеньев в кольце обратной связи было немного больше единицы. Если оно меньше этой величины, генератор не самовозбудится, а если значительно больше - перевозбудится, в результате чего ухудшатся стабильность частоты и форма сигнала (из-за захода в нелинейную область характеристик транзисторов).

Баланс фаз заключается в том, чтобы набег фазы в кольце был равен либо 0, либо 360°. В противном случае дополнительный набег фазы должен будет компенсировать резонатор, и в соответствии с фазовой характеристикой последнего генератор самовозбудится не точно на резонансной частоте, а немного в стороне. И что самое неприятное, это смещение частоты будет зависеть от режима, температуры и прочих дестабилизирующих факторов. Кстати, смещение частоты из-за расфазировки тем меньше, чем выше добротность резонатора и соответственно круче его фазовая характеристика. Потому-то и рекомендуют применять высокодобротные резонаторы.

Выполнить описанные условия в предлагаемом генераторе помогает цепь R3C1, служащая для связи усилительного каскада (VT1) с эмиттерным повторителем (VT2). Нежелание использовать в качестве нагрузки усилителя колебательный контур привело к тому, что усиленное напряжение выделяется скорее не на активном сопротивлении нагрузки R1, а на емкостном сопротивлении коллекторного перехода. Место включения емкости коллектора и монтажа Ск показано на рис. 1 штриховой линией. Эти емкости действуют подобно интегрирующей цепи, создавая отставание по фазе почти на 90°. Дифференцирующая же цепь R3C1 создает опережение по фазе на такой же угол, в результате полный сдвиг фазы в кольце оказывается близким к нулевому. Уменьшая емкость С1, можно уменьшить и коэффициент передачи, устранив таким образом перевозбуждение. Выходной сигнал удобно снимать с резистора R4, включенного в коллекторную цепь транзистора VT2 эмиттерного повторителя. Из-за его высокого выходного сопротивления влияние последующих каскадов на работу генератора оказывается незначительным.

Эксперименты с описываемым генератором показали, что самовозбуждается он очень легко, налаживания практически не требует, к номиналам деталей и типу транзисторов совершенно некритичен. Естественно, что генерирует он на основной частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора. Однако для УКВ гетеродинов и передатчиков хороши гармониковые генераторы, вырабатывающие колебания утроенной или даже упятеренной частоты резонатора (кстати, и добротность последнего на гармониках значительно выше). Встал вопрос, нельзя ли заставить этот генератор возбуждаться на третьей гармонике кварца? Оказалось, что, даже несмотря на отсутствие колебательных контуров, можно! Для этого нужно взять СВЧ транзисторы с высокой граничной частотой (не ниже 300...500 МГц) и уменьшить до минимума сопротивление нагрузки R1 и емкость разделительного конденсатора С1. Условия самовозбуждения для третьей гармоники получаются при этом лучше, чем для первой.

Практическая схема генератора показана на рис. 2

Режимы транзисторов по постоянному току определяют делители R1R2 и R8R9 в базовых цепях. Коллекторный ток зависит от сопротивлений резисторов R4 и R11 и равен в данном случае примерно 4 мА, а общий ток, потребляемый генератором, - 8 мА. Подбора режимов не требуется. Напряжение питания 9 В желательно стабилизировать.

Автор использовал в генераторе широко распространенные малогабаритные кварцевые резонаторы в металлическом корпусе от радиостанций Си-Би диапазона 27 МГц. Частота их основного резонанса - около 9 МГц, но на корпусе указана частота третьей гармоники. Из довольно большой партии резонаторов лишь несколько (примерно 5 %) имели недостаточную активность для самовозбуждения этого генератора. Для регулировки частоты в небольших пределах последовательно с кварцевым резонатором BQ1 включена варикапная матрица VD1. При изменении управляющего напряжения Uупр от 0 до 9 В частота изменялась на 700 Гц. С учетом последующего умножения частоты (а девиация умножается во столько же раз) этого вполне достаточно для узкополосной ЧМ в УКВ диапазонах. Если модуляция или дистанционная корректировка частоты генератора управляющим напряжением не требуется, элементы VD1, R5-R7, C4 и С5 можно исключить (правый - по схеме - вывод резонатора в этом случае подключают непосредственно к эмиттеру VT2). В небольших пределах частоту можно корректировать также подстроечным конденсатором, включенным последовательно с кварцевым резонатором BQ1.

Налаживание генератора сводится к изменению емкости подстроечного конденсатора С2 для получения устойчивого самовозбуждения на третьей гармонике. При его недостаточной емкости генерация срывается совсем, а при чрезмерной может произойти "перескок" на первую гармонику. Выходное напряжение - около 0,5 В. Его удобно контролировать высокочастотным осциллографом, присоединенным к выходу генератора.

Автор: Владимир Поляков (RA3AAE)

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Портативный проектор ASUS ZenBeam L2 01.10.2023 Компания ASUS представила свой новейший компактный проектор - ZenBeam L2. Это устройство поддерживает разрешение FHD, с возможностью масштабирования до 4K HDR, и работает на базе Android TV 12. Проектор обладает максимальной яркостью впечатляющими 960 светодиодными люменами. Кроме того, он имеет широкий охват цветовой гаммы sRGB на уровне 120%, что обеспечивает насыщенное и точное воспроизведение цветов. ZenBeam L2 оснащен короткофокусным объективом, позволяющим создавать 40-дюймовое изображение всего с одного метра и масштабировать его до впечатляющего 120-дюймового экрана с расстояния всего в 3.1 метра. Этот проектор также предлагает функции автоматической коррекции горизонтальных и вертикальных искажений и автофокусировки, обеспечивая оптимальное качество изображения. ASUS ZenBeam L2 поставляется с встроенными динамиками Harman Kardon мощностью 10 Ватт, а также оборудован портами HDMI, USB и 3.5 мм. Его батарея на 65 Втч обеспечивает длительное использование. Этот проектор поставляется с предустановленными приложениями, включая популярный сервис Netflix, и также поддерживает встроенные функции, такие как Chromecast и Google Assistant. ASUS ZenBeam L2 доступен по цене $722, предлагая превосходное качество изображения и умные функции для удовольствия от просмотра.

Другие интересные новости:

▪ Кто отметился в пещере

▪ Возобновляемой энергии на всех может не хватить

▪ Эксперименты с электронным мусором

▪ Токсичные вещества из загрязненного воздуха проникают в мозг

▪ ДНК и французская кулинария

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Биографии великих ученых. Подборка статей

▪ статья С корабля на бал. Крылатое выражение

▪ статья Кто знал механизм работы вертолета до нашей эры? Подробный ответ

▪ статья Тархун. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья СДУ к мелодическому сигнализатору. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карта-хамелеон (два способа). Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026