Кварцевые автогенераторы

АГ с КС на LС-элементах обладают относительно низкой стабильностью частоты ().

Существование прямого и обратного пьезоэлектри-ческого эффекта в кварце, допускающего практически полное преобразование электрической энергии в механическую и обратно, делает удобным использование кварцевого резонатора (КР) в качестве колебательной системы автогенератора.

Эквивалентная электрическая схема КР (рис. 3.3) может быть представлена в виде параллельного соединения емкости кварцедержателя и, в общем случае, бесконечного числа , , контуров, резонансные частоты которых совпадают с частотами механических колебаний кварцевой пластины. Эквивалентная схема КР характеризуется двумя резонансными частотами: частотой последовательного резонанса и частотой параллельного резонанса

а б

 

Рис. 3.3. Эквивалентные электрические схемы кварцевого резонатора: а – полная; б – упрощенная

 

Схемы кварцевых автогенераторов несмотря на их многообразие, можно разбить на две большие группы. К первой грyппe схем относятся те, в которых КР включается вместо одного из двухполюсников , , в обобщенной трехточечной схеме АГ (рис. 3.4).

 

Рис. 3.4. Обобщенная трехточечная схема кварцевого автогенератора

 

 

Это так называемые осцилляторные схемы. В них эквивалентное сопротивление КР должно носить индуктивный характер, а выход резонатора из строя приводит к срыву колебаний, поскольку невозбужденный КР имеет емкостной характер эквивалентного сопротивления.

В осцилляторных схемах частота генерации удовлетворяет условию . Возможные осцилляторные схемы кварцевых АГ представлены на рис.3.5, а, б и в.

 

а б в

 

Рис. 3.5. Осцилляторные схемы кварцевых автогенераторов

 

Во вторую группу схем можно включить схемы с КР в цепи обратной связи и схемы с КР в контуре. Во всех этих схемах, как правило, помимо КР имеется обычный колебательный контур, обеспечивающий выполнение условий самовозбуждения. Отличительной особенностью схем второй группы является возможность сохранения колебаний в автогенераторе при закорачивании КР, поскольку в них используется последовательный резонанс кварца. Схемы с кварцем в цепи обратной связи могут быть получены путем включения КР в одну из вет­вей, соединяющих колебательный контур с эмиттером или базой транзистора, а схемы с кварцем в контуре - включением КР последовательно с одним из двухполюсников , , или . В обе­их схемах генерация происходит на частотах, близких к частоте .

Наиболее часто при построении АГ, работающих на частотах высших механических гармоник КР, находят применение фильтровые схемы (рис. 3.6) и в первую очередь схемы с КР в цепи обратной связи. Принцип работы таких схем основан на том, что сопротивление кварцевого резонатора минимально вблизи частоты последовательного резонанса и резко возрастает при удалении от нее. Следовательно, условия самовозбуждения, выполняемые вблизи частоты будут нарушаться на всех других частотах. Отсутствие генерации на отличных от требуемой гармониках обеспечивается собственной колебательной системой АГ.

 

а б

 

Рис. 3.6. Фильтровые схемы автогенераторов