Лабораторная работа №7 Исследование работы кварцевого генератора Цель работы
Изучение схем кварцевых автогенераторов.
Исследование влияние дестабилизирующих факторов на параметры автогенераторов.
Краткие теоретические сведения
Стабильность частоты автогенератора зависит от добротности и стабильности его колебательной системы. В автогенераторах с LC контурами (добротность Q<200) относительная стабильность частоты
получается
не лучше
.
Эквивалентная добротность кварцевых
резонаторов лежит в пределах Q=
.
Современный уровень развития пьезокварцевой
техники позволяет изготовить кварцевые
автогенераторы с относительной
нестабильностью не хуже
за сутки.
Эквивалентная схема кварцевого резонатора в области основной резонансной частоты изображена на рис. 7.1.
Как
следует из эквивалентной схемы, кварцевый
резонатор выполняет функции параллельного
и последовательного колебательных
контуров с резонансными частотами
и
соответственно.
где
- емкость кварцедержателя;
,
,
- динамические эквивалентные индуктивность,
емкость и активное сопротивление кварца.
Рис. 7.1. Эквивалентная схема и зависимость реактивного и активного сопротивлений кварцевого резонатора от частоты.
В
зависимости от частоты кварцевого
резонатора величина активного
сопротивления кварца находится в
пределах от долей Ома (при
>100
МГц) до десятков килоОм (при
<10
кГц), величины эквивалентных реактивных
параметров находятся в пределах
=0,15...3
Гн,
=0.01…0,05
пф,
=5…50
пф.
Между
частотами
и
индуктивное сопротивление кварцевого
резонатора
изменяется от нуля до большой величины
при небольшом относительном изменении
частоты (
).
Добротность кварцевого резонатора
Стабильность частоты кварцевого автогенератора улучшается при уменьшении мощности, рассеиваемой на кварце:
где
- напряжение на кварцевом резонаторе;
- обобщенная
расстройка частоты.
Для
получения высокой стабильности частоты
мВт.
Известно несколько типов схем автогенераторов с кварцевыми резонаторами:
осцилляторные;
фильтровые;
схемы с затягиванием частоты.
Рис. 7.2. Возможные эквивалентные схемы осцилляторных кварцевых автогенераторов.
В осцилляторных схемах (рис. 7.2) кварц имеет индуктивное сопротивление. В этом случае автогенератор может возбудиться только на частоте, лежащей в промежутке между и , а без кварца или с неисправным кварцем возбуждения не будет. При этом необходимо учитывать, что генерация возможна лишь на восходящей ветви индуктивного сопротивления, так как на падающей ветви не выполняется условие устойчивости по частоте.
Рис. 7.3. Эквивалентная схемы фильтрового кварцевого автогенератора.
В фильтровых схемах (рис. 7.3) кварц выполняет роль последовательного колебательного контура, включенного между элементами трехточки и входом активного элемента. Емкость кварцедержателя играет в этой схеме паразитную роль, поэтому в некоторых случаях в фильтровых схемах используют нейтрализацию этой емкости путем подачи на вход активного элемента напряжения, равного по величине и противофазного напряжению, поступающему через емкость кварцедержателя.
В схемах с затягиванием частоты кварцевый резонатор входит в колебательную систему автогенератора как вторичный контур.
В лабораторном макете кварц включен между коллектором и базой и выполняет роль индуктивности (осцилляторная схема).