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:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Случайная новость из Архива Восстановлены духи фараонов 07.01.2003 Французские парфюмеры, работая в содружестве с археологами и историками, сумели восстановить духи "Кифи", которыми пользовались египетские фараоны. Для этого специалистам фирмы "Лореаль" пришлось использовать хранящиеся в музеях флаконы с высохшими остатками благовоний, расшифровки древнеегипетских документов, а также труды Плутарха и других ученых древности. Рецепты были разные: в одних использовалось всего 10 ингредиентов, в других - до 50. Среди составных частей - фисташки, мята, ладан, корица, мирр, можжевельник и конопля. Последнее обстоятельство делает невозможным производство и распространение "Кифи" - древнеегипетские духи в наше время приравнивались бы к наркотикам. Кстати, Плутарх упоминает, что от запаха "Кифи" человек засыпает и видит приятные сны. Впрочем, авторы реконструкции говорят, что вряд ли такие духи имели бы сейчас успех: их запах современная публика сочла бы слишком пронзительным и навязчивым.

Другие интересные новости:

▪ Изолированные DC-DC модули P6CU с защитой от КЗ

▪ Тара для переноски компьютеров

▪ ДНК вещей

▪ Вода не менее ценна, чем нефть или газ

▪ Удивление побуждает к исследованию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дом, приусадебное хозяйство, хобби. Подборка статей

▪ статья Любовь поцветет, поцветет и скукожится. Крылатое выражение

▪ статья Какие эмоции собаки можно распознать по характеру виляния ее хвоста? Подробный ответ

▪ статья Машинист, помощник машиниста тепловоза. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Контроль переменного тока накала в усилителе мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный источник питания, 220/29х2 вольт 8 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025