Кварцевый барьерный автогенератор на основе двухтактного усилителя

Кварцевый барьерный автогенератор на основе двухтактного усилителяКак известно, на основе усилителя в большинстве случаев можно изготовить автогенератор, соединив вход и выход усилителя через селективный элемент (фильтр), соответственно реализуя необходимый фазовый сдвиг в таком "кольце".

В работе была приведена схема духтактного усилителя со встречной динамической нагрузкой (см.рис.1).

Однако генератор на основе такой схемы оказался несовершенным по многим причинам.

Создать действительно простую и надежную схему кварцевого генератора, основываясь на схеме двухтактного усилителя со встречной динамической нагрузкой, оказалось возможным только при работе схемы автогенератора в барьерном режиме.

Именно барьерный режим работы транзисторов позволяет создавать крайне простые схемы, которые чаще всего не нуждаются в настройке. Кроме того, получается весьма малая амплитуда ВЧ колебаний на селективном элементе автогенератора (кварце или LC-контуре) .

Соответственно, малая амплитуда ВЧ колебаний на кварце (малая мощность, рассеиваемая на кварце) способствует получению действительно стабильных во времени колебаний, препятствуя таким негативным явлениям, как перескок частоты и генерация паразитных колебаний (колебаний, наблюдающихся не на частоте кварца, либо не на его нечетных механических гармониках).Кварцевый барьерный автогенератор на основе двухтактного усилителя

На рис. 2 приведена разработанная авторами схема кварцевого автогенератора, работающего в барьерном режиме.

Строго говоря, данная схема работает в режиме, очень близком к барьерному, но с практической точки зрения можно считать, что схема работает в барьерном режиме (в полной мере барьерный режим был бы реализован, если бы резисторы R1 и R2 были заменены проволочными перемычками).

Однако при наличии проволочных перемычек даже в отсутствие СГ, ZQ1 и С5* в схеме наблюдается паразитная генерация (благодаря наличию L1 и L2). Вот почему в схему и включены последовательно с L1 и 12 соответственно R1 и R2 (см. рис. 2). Понятно, что эти резисторы нужны исключительно как антипаразитные элементы.

С точки зрения схемотехники подобных устройств данная схема может быть классифицирована как полный генератор Пирса (в схеме присутствуют обе емкости, С1* и С5*).

Схема включения транзисторов — общий змиттер (ОЭ). Ранее подобная схема (но однотактная, с относительно низкоомной коллекторной нагрузкой) была подробно исследована автором [4].

Но данная схема (рис. 2) имеет уже весьма высокоомную коллекторную нагрузку вследствие того, что коллекторной нагрузкой каждого из транзисторов является коллекторный переход другого транзистора. Именно благодаря этому и достигается меньшее шунтирование кварца, чем в схеме .

Меньшему шунтированию кварца в схеме на рис. 2 способствует также использование дросселей L1 и L2 с достаточно большой индуктивностью (на высоких частотах индуктивное сопротивление их достигает достаточно больших величин). С целью практического использования этой схемы и дальнейшего всестороннего исследования ее свойств был добавлен к ней эмиттерный поторитель (два после­довательно включенных эмиттерных повторителя).

Окончательная схема барьерного кварцевого автогенератора, дополненная буферным каскадом (VT3, VT4), приведена на рис. 3.quartz-oscillator-barrier-based-on-push-pull-amplifier-3

Поскольку однотактная схема с ОЭ, работающая в барьерном режиме (точнее, в режиме, достаточно близком к истинно барьерному), при определенных условиях способна к генерации на третьей механической гармонике кварца (при достаточно малых емкостях соответствующих конденсаторов), было решено также проверить и данную двухтактную схему на возможность генерации в ней кварцев на третьей механической гармонике.

С целью адекватного сравнения поведения двухтактной схемы с однотактной эксперименты проводились с одним и тем же кварцем на частоту 46,516 МГц (гармониковым кварцем, на корпусе которого была указана частота третьей механической гармоники). Как оказалось в результате проведенных исследований, и в случае двухтактной схемы удалось при относительно небольших значениях емкостей С1* и С5* добиться возбуждения кварца на третьей механической гармонике (см. таблицу 1).quartz-oscillator-barrier-based-on-push-pull-amplifier-4

Заметим, что зоны генерации на третьей и первой механических гармониках у однотактной схемы получаются несколько более широкими, чем для рассматриваемой двухтактной схемы. Однако с практической точки зрения и у двухтактной схемы эти зоны достаточно широки, чтобы возбудить кварц как на третьей механической гармонике (С1* = С5* = 20 пФ.,.30 пФ), так и на первой механической гармонике (С1* = С5* = 51 ПФ…300 пФ).

Вместе с тем анализируемая схема может быть исполнена и как неполный генератор Пирса (согласно терминологии, предложенной в ).

Так, в таблице 2 представлены данные, полученные при исследовании схемы (рис. 3) в случае отсутствия С5* (т.е. С5* = 0 пФ).

Соответственно, в схеме может отсутствовать и С1*, а С5*, наоборот, присутствовать. В этом случае наблюдается похожее качественное поведение работы схемы, и только количественные данные разнятся.

Оценивая в целом качественное поведение однотактной и рассматриваемой двухтактной схемы, можно, в принципе, говорить о том, что оно должно совпадать для обеих схем (с обсуждаемых в данном случае позиций).

Вполне возможно, что и в двухтактной схеме может быть реализован двухчастотный режим возбуждения кварца (в достаточно узких диапазонах изменения С1* = С5*, вследствие чего его трудно зафиксировать).

В схеме были использованы транзисторы КТ3102 и КТ3107 в пластмассовых корпусах (довольно шумные, как известно, транзисторы). Поэтому весьма желательно использовать такие транзисторы в "золотых" корпусах. Однако неплохие результаты (с точки зрения шумов) достигаются при применении транзисторов КТ361Б и КТ315Б.

На рис. 4 приведена печатная плата автогенератора (рис. 3) со стороны токоведущих дорожек, выполненная в масштабе 1:1.

Резисторы R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 и R9 устанавливаются вертикально, и только резистор R8 — горизонтально. Дроссели L1 и L2 — малогабаритные, каплеобразной формы.

Дорожки платы в общем следуют принципиальной схеме.

quartz-oscillator-barrier-based-on-push-pull-amplifier-5На рис. 5 представлена эта плата в увеличенном виде с указанием нумерации радиодеталей.

Питание схемы во всех экспериментах осуществлялось от стабилизированного источника напряжения 12 В.

При использовании автогенератора в качестве отдельного блока приемно-передающей или измерительной аппаратуры также следует использовать стабилизированный источник напряжения.

Однако допускается напряжение такого источника и меньше указанной величины 12 В (например, 10 В, 8 В или даже несколько меньше). Схема, приведенная на рис. 3, показала хорошую повторяемость и большую устойчивость в работе. Схема может быть рекомендована для повторения в качестве отдельного узла (блока) приемно-передающей (или измерительной) аппаратуре.


Еще интересно почитать:




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

*

code