Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 88

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 88)

Сопротивление потерь rК составляет десятки – сотни Ом. Статическая ёмкость КвР С0 обычно в пределах 2…8 пФ. Часто считают СК /С0 = 10-4…10-2.Эквивалентная схема КвР (рис.22.5) соответствует параллельному колебательномуконтуру 3-го вида (контур с неполным подключением со стороны ёмкостной ветви, см.лекцию 10). Для такого контура, соответственно и для КвР, существуют две резонансныечастоты. Первая из них соответствует частоте последовательного резонанса пьезоэлектрической ветви11   ПОСЛ ,(22.10)LК С Ка вторая (более высокая) – параллельному резонансу358 2   ПАР 1 1 1  С К С0 .С К С0LКС К  С0(22.11)Поскольку СК /С0 << 1, то можно считать 2  1 (1  С К / 2С 0 ).(22.12)На основании (22.12) относительный разнос частот 2  1 С К12С0-4-2и при СК /С0 = 10 …10 составляет 0,005…0,5%.Частота последовательного резонанса ω1 определяется только параметрами кварцевой пластины и поэтому может считаться весьма стабильной.

Стабильность частоты параллельного резонанса ω2 ниже, потому что она зависит от ёмкости С0, в состав которойвходят такие нестабильные составляющие, как межэлектродная и монтажная ёмкости.Кроме частот последовательного и параллельного резонансов для характеристикисвойств КвР используются ещё две величины:1. Добротность пьезоэлектрической ветви (добротность КвР)4LК С К  L1QК  1 К ;rКrК1С К rК2. Фактор качества 2  21K *  QК 2 2 1 .11С0 rККак отмечалось, кварцевая пластина может возбуждаться на гармониках основнойчастоты. Соответственно КвР может быть представлен в окрестности частоты каждойгармоники эквивалентной схемой рис.22.5, в которой следует учитывать параметры кварцевой пластины (кварца) на частоте гармоники.

В первом приближении можно считать,что связь между параметрами пластины на основной частоте и n-й гармонике определяется следующими соотношениями:LКn  LК ;С Кn  C К / n 2 ;rКn  nrК .Статическая ёмкость КвР от номера гармоники не зависит, то есть С0 = const.Следует обратить внимание, что в электрических схемах, включая АГ, КвР возбуждается только на нечётных гармониках механических колебаний. Дело в том, что в схемечерез кварцевую пластину протекает ток и на электродах КвР существует электрическоенапряжение (разность потенциалов), что возможно только при существовании на обкладках пластины зарядов противоположных знаков, а это, в свою очередь, возможно только,если вдоль соответствующего размера пластины укладывается нечётное число полуволнмеханических колебаний.На каждой гармонике КвР соответствуют частоты последовательного и параллельного резонансов, соответственно111n  n 1 ; 2n ,LКn C КnC Кn C0LКnC Кn  C0добротность кварцаQКn LКn C КnrКn QКи фактор качества4Носит также название качества кварца.3591K* 2.1n C0 rКn nИзмерения показывают, что добротность кварца в действительности не остаётся постоянной и имеет максимум в районе 3…7 гармоники.Фактор качества K * , соответственно и K n* , можно рассматривать, в первую очередь,как показатель способности кварцевой пластины возбуждаться на гармониках механических колебаний в схемах КАГ, где КвР должен иметь индуктивную реакцию.

Уменьшениефактора качества эквивалентно увеличению шунтирующего действия статической ёмкости С0. Очевидно, чем больше номер гармоники, тем сильнее шунтирующее действие ёмкости С0. При значении фактора качества > 4…10 в большинстве случаев можно не принимать мер по уменьшению шунтирующего влияния статической ёмкости С0. Обычно призначении фактора качества < 4…10 необходима компенсация статической ёмкости С0внешней индуктивностью или её нейтрализация мостовой схемой.

При факторе качества< 2 КвР практически обладает ёмкостной реакцией во всём интервале интересующих частот и применение его теряет смысл.При рассмотрении схем КАГ параллельный колебательный контур (рис.22.5), эквивалентный КвР, в ряде случаев удобно заменить эквивалентным последовательным соединением реактивного xoe и активного roe сопротивлений, как это показано на рис.22.6,а. Нарис.22.6,б показан характер изменения этих сопротивлений от частоты. Резонансные частоты, при которых xoe = 0, с большой степенью точности совпадают с частотами ω1 и ω2,найденными без учёта потерь (22.10), (22.11).K n* LКС0jxoexoeСКrКCRoe   К C0roe2 L C К КrКrКω1 ω0 ω2roeаωбРис.22.6В интервалах частот 0… ω1 и ω2…∞ реактивное сопротивление КвР носит ёмкостный характер, а в интервале частот ω1… ω2 – индуктивный характер, причём в некотороминтервале частот ω1… ω0 < ω2 индуктивное сопротивление по величине больше активного.

Вблизи частоты ω1 КвР ведёт себя как последовательный колебательный контур с высокой добротностью, а вблизи частоты ω2 – как высокодобротный параллельный колебательный контур. Благодаря высокой добротности фазочастотная характеристика КвРвблизи частот последовательного ω1 и параллельного ω2 резонансов имеет большую крутизну, что, как указывалось, очень важно для построения высокостабильных АГ.

В рядешироко применяемых схем КАГ КвР используется в качестве индуктивного элемента колебательной системы АГ. Такие схемы носят название осцилляторных. В других схемахКвР используется в качестве узкополосного фильтра, обычно включенного в кольцо цепивозбуждения и проявляющего при этом свойства последовательного колебательного контура. Такие схемы КАГ носят название фильтровых.Осцилляторные схемы КАГ360Осцилляторные схемы КАГ реализуются на основе трёхточечных схем.

При этомКвР выполняет роль индуктивного элемента в ёмкостной трёхточке и одного из индуктивных элементов в индуктивной трёхточке.Возможно осуществить следующие три осцилляторные схемы КАГ соответственнона электронной лампе и биполярном транзисторе:1) с КвР между сеткой и катодом или между базой и эмиттером;2) с КвР между анодом и сеткой или между коллектором и базой;3) с КвР между анодом и катодом или между коллектором и эмиттером.Последняя схема практического применения не находит, так как в ней для созданиязамкнутой цепи для постоянной составляющей анодного тока лампы или коллекторноготока транзистора придётся параллельно КвР включать активное сопротивление (резистор)или высокочастотный дроссель.

Сопротивление будет шунтировать КвР, снижая его добротность, а блокировочный дроссель обладает недостаточной эталонностью своих параметров. По этой причине в любых осцилляторных схемах обычно применяют последовательное питание анодной или коллекторной цепи. Кроме того, эта схема КАГ, как и схемас КвР между сеткой и катодом или базой и эмиттером, эквивалентна индуктивнойтрёхточке и, следовательно, в отношении частоты автоколебаний схемы мало чем будутотличаться.Осцилляторные схемы КАГ двух первых типов практически используются в вариантах, представленных на рис.22.7.ССLLRCRККвРСКСЭRЭКвРСБЛСБЛ+ЕАR2R1+ЕКаКвРКвРС2RCС1С2RСБЛRКС1СК+ЕАСЭ СБЛRЭR2бRR1+ЕКРис.22.7В схемах нет перестраиваемых элементов, что обеспечивает высокую стабильностьчастоты автоколебаний. Частота автоколебаний заключена между частотами ω1 и ω0.Вблизи частоты параллельного резонанса ω2 КвР обладает большой величиной активнойсоставляющей roe эквивалентного сопротивления (рис.22.6,б), что делает невозможнымсамовозбуждение схемы.

Сопротивление R в схемах (рис.22.7,б) служит для замыканияцепи анодного и коллекторного токов. На частоте автоколебаний оно должно удовлетворять условию R >> 1/ωC2.Из схем (рис.22.7) несколько большую стабильность частоты автоколебаний следуетожидать в схемах с КвР между анодом и сеткой (коллектором и базой), эквивалентных361ёмкостной трёхточке. Это объясняется тем, что конструктивно ёмкости С1, С2 могут бытьвыполнены более стабильными, нежели индуктивности L в схемах с КвР между сеткой икатодом (базой и эмиттером), эквивалентных индуктивной трёхточке.

Кроме того, в ёмкостной трёхточечной схеме, как отмечалось,5 уменьшается влияние на частоту автоколебаний высших гармонических составляющих анодного или коллекторного тока вследствие лучшей фильтрации колебательной системы АГ. В то же время, сравнивая междусобой схемы рис.22.7, можно заметить, что в схемах с КвР между сеткой и катодом (базойи эмиттером) резонатор шунтируется сопротивлением RC (или R2)6, что ведёт к понижению добротности резонатора и понижению стабильности частоты автоколебаний.

Характеристики

Список файлов книги