Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 39
Текст из файла (страница 39)
М' Зависимости(хнз), )гнв Хев грив от т для всех кварцев на основной частоте и на гармониках подобны изображенным на рие. 11.5 и 1!.6. Только интервал расстроек между ы„в н ые (т. е. н) н абсолютные значения всех величин меняются от параметров резонатора н номера гармоники.
С увеличением частоты н ростом потерь возрастает параметр г„=- ы„вС,г„з, частоты ы„з и ы сближаются, прн та = 0,6 они слнватотс, после чего йсчеайет ветвь индуктивного сопротивления. И.З. СХЕМЫ, В КОТОРЫХ КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР ИСПОЛЬЗУЕТСЯ КАК ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ К этой группе относятся трехточечные схемы (рис. 11.7), где вместо' индуктивного плеча контура включен кварц. Схема на рис. 11.7, а обладает лучшей стабильностью частоты, ее удобнее реализовать в микромиииатюриом исполнении. Соотавим дла нее уравнение стационарного режима, используя (9.26): О,г„- 1.
Согласно (9,20) Х вЂ” Х 2 l (2, + 2 + 2,). В интервале частот ота, < со ~ со, где сопротивление Хнв носит индуктивный характер, сопротивления емкостей Ст, Са и крутизна От Я„ + )5т„ меняются незначительно, их можно считать независимыми от частоты и определять при от = от„. Проводимости АЭ тах, Уаа, У„, входящие в 2„ 2„ 2„, обычно слабо влияют на качественные зависимости, если параметры и режим АЭ выбраны правильно. В АГ н повышенной стабильностью частоты связь о нагрузкой обычно слабая и энергия АЭ в основном рассеивается на кварцевом резонаторе, поэтому приближенно можно считать сопротивления 2„2, реактивными: Хх ж )Хх, Ха ж 1Ха, 23 = йна + 1Хаа, тогда 2„= Х Ха/ [7( + ) (Х + Х + Х )). Подставив (11.10) в исходное уравнение и учитывая, что От = (3, + 15„)ух (О), разделим его на действительную и мнимую части.
При этом получим З,у, (О)Я, = 1; Х, + Х, + Х н, — З„у, (О) Д„,7(, =О, (11.11) где /(т = ХтХа//т„,. (11.12) Решая совместно уравнения (11.11), можно найти расстроику ч (от нее зависят /т„, и Х„,) и коэффициент у, (О). Значение т определяет частоту колебаний, а коэффициент у, (О) — их амплитуду. т с, <~,' гг а Рнс. 11,7, Емкостная (а) н нндуктнвныс (б, о) трехточечные схемы автогевера- торов с кварцем Если фаза средней крутизны АЭ мала и можно считать зт — 5, (например, в АГ на транзисторах при ы„э ~ 0,5 ыз), уравнения ((11,11) упрощаются.' 5угт=)!А' +Х +Х~=о, (11. 13) Оценить влияние емкостей Сы Сэ на частоту и режим автогенератора при заданных АЭ и кварце, фиксированных питающих наприжениях и сопротнвле. пнях автосмещенин И„)сп позволяют регулировочные характеристики.
Построим регулнровочные характеристякн автогенератора на транзисторе дпя Ы„э С 0,5 ЫЗ. ЗиаЧЕИИя т НайдЕМ Иэ ВтпрОГО ураВНЕНИя (! 1,13), СОПрОтнВЛЕ. ния И„э — из (11.5), а )тх — из (! 1,12). Графическое определением (рис. 11,8, а) выполнено с помощью второго уравнения (1!.13). Днв (ч) = 1((ыааСт) + 1((ынэСз) для нескольких значений емкости Сг при Сэ = сонэ!. Каждому Ст Г С!м„н соответствуют две расстройкн; верхния тв н нижняя тн.
Емкость Стмин — наименьшая, при которой еще можно решить уравнения (11.13) (рис. 11.9, а). Данному сочв~виню С1, Сэ и расстройке чв чн соответствуют два значения )сн (рис, 11 8, б, )си~ в ) йив н) и два значения Нх (рис, 11 9, б, йгн) А! э). Прямая 1/5 ограничивает область )! ) 1/5, где могут существовать колебания. Емкости С, и С, входят в (11.13) равноправно, поэтому зависимости т (С„), )тг (Сэ) прн иксированной емкости Ст аналогичны изображенным на рис. 11.9. помощью уравнения (9,А5) можно показать, что при монотонно спадающей зависимости 5! (Уэх) устойчив режим на нижней частоте ти при большем А ()! н).
На рис. !1.9 ветви кривых т (С!), )ст (С,), соответствующие устойчивым режимам, изображены сплошными линиями. Из рис. ! 1.9 следует, что в АГ с кварцем между коллектором и базой колебания возможны в широком диапазоне изменения емкостей. г' 4" ув тзимс "д имс ум ее ух ми Рис. 11,9. Зависимость частоты (а) и управляющего сопротивления (б) от емкости С, Рис. !!.8. Графический способ определения расстроек (а) и сопротивления )!ьь (б) прн Са=сопз1 и разных значениях С~ !78 При этом 1тт, а значит, и режим АГ изменяются сильно, а частота колебания меняется слабо, меньше, чем в интервале от юи, до ю,.
Следо« вательно, в схеме поддерживается высокая стабильность частоты при изменениях реактивных параметров транзистора, которые зависят от температуры, питающих напряжений и време. ни. Влияние этих параметров ослабляется с ростом С, и С„ т, е. а приближением рабочей частоты к ю„,. Однако чрезмерное увеличение С» ром и базой, для ра. С, приводит к падению )т и срыву колебаний. боты иа гармониках АГ рассчитывают так, чтобы он надежно ра- Ре'ои'тоР' ботал независимо от производственного разброса параметров, влияния внешних условий и старения. Для этого параметр регенерации выбирают 81т = 4 ...7.
Мощности, рассеиваемые АЭ и резонатором, не должны йревышать допустимых значений. Обычно АЭ недоиспользуют как по тону, так и по напряжению. Для расчета амплитуды колебаний Увх, мощнозти расееяния нз резонаторе Р„з и других режимных параметров сначала пе известным и, )Тт из (!1.13) определяется козффипиент тт (В), а затем согласно (9.57) при выбрайных начальном смещении Еи и сопротивлениях звтосмещения )зз, )Тз напряжение Узх> (11. 14) Уах = (Еиач Е )1((5)оз+5б)(в) тз (В) — сов В). Мощность, рассеиваемая на кварка, равна Риз О,б 1язь)Тиз, где 1„з — ток, протекающий через кварп.
Обычно входной ток АЭ мал и!яа примерно аовпада. ет с током через емкость Сз: 1из яе УзхыизСз. В результате Р„ь гв О,б (Узз з>аз Сз) йиз < Р„з юзз. Для возбуждения колебаний на механической гармонике резона. тора и подавления всех частот, меньших выбранной, параллельно емкости С, включают индуктивность 1., (риа.
П.)0). Параметры контура С,1., рассчитывают так, чтобы его сопротивление было индуктивным для всех низких номеров гармоник и емкостным для выбранной. Тогда условия самовозбуждения на низких частотах не выполняются. На частотах, более высоких, чем выбранные, колебания то>не не воэ. будятся из-за уменьшения крутизны иоллекторногв тока АЭ и управ. ляющего сопротивления. 11Л. СХЕМЫ, В КОТОРЫХ КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР ИСПОЛЬЗУЕТСЯ КАК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫИ' КОНТУР Принцип работы таких схем основан на том, что сопротивление резонатоРа 12я,( минимально вблизи частоты последовательного Резонанса ю„(риис.
П.б, а) и резко увеличиваетоя при отклонении от нее. В результате условия самовозбуждения АГ ухудшаютая и колебания возможны только в узкой области частот около ю„з. Для примера рассмотрим транзиоторный АГ с кварцем в цепи обратной связи (рис. П.П), построенный по трехточечной (чаше емкоотной) схеме, в цепь обратной связи которой включен делитель из квар- цевого резонатора (Е„,) и резистора г „,.
Колебательная система АГ состоит из двух '! (/и контуров; нагрузки коллектора (Х„Е„Ез) и контура в цепи обратной связи (г,, Ег„Уз). При правильном выборе параметров доброт. ность контура в цепи обратной связи близка к добротности кварцевого резонатора и на несколько порядков выше добротности колгеиератора с кварцем в лекторного контура. Потому частота колеба. цели обрапсей связи ний' определяется в основном контуром в це- пи обратной связи и близка к частоте последовательного резонанса кварца, на которой коэффициент передачи делителя из сопротивлений г,„ н Х„, имеет максимальное значение.
Прн перестройка ноллекторного контура появляется сдвиг фаз фа, который компенсируется фазой ср. „ определяемой очень крутой фазовой характеристикой кварца (рнс. 11Я, б), Достаточно ничтожно малого смещения частоты для восстановления баланса фаз. В'уравиемнамтжсямнаряого режима Зсдт = 1 положим крутизну АЭ вещест. ванной лс,= л! испримемс, чтн проводимости уао таз таз не влияют на работу АГ. Составим мкрвжаиив для уп)завляющего сопротивления Х„йХ„, причем 1с = 1ст 1сдел, гДе 1ст — Хз/(Хз + Хз) — коэффициент обРатной свЯзи тректочечной схемы; йд = гиач/(гц д+ Ъе) коэффициент передачи делителя, а Х,' определяется выражением 1/Х1 = 1/Хз+ 1/(гд,л + Хкв). Тогда г елдс Хз Хт' (1! 16) (Хс+Х,+Хз) (г „+Х„,+Х,) — Х,' В эго выражение, типичное для всех двухконтурных схем, входят сопротивления кРУгового обхода контУРов нагРУзки и квзРПевого Х, + Х, + Хз = г„+ )Х„= =г„(1+)схв), гдел+Х„+Хе — — гд + Нк +1(Хс, +Х)=г(!+!йк), где г = гдел + /Скз, ОбОбженные расстройкнс нв = Ха/гв = 2с/а (сов — юа)/ьзв (11 17) и к (Х -) Хз)/г 2Ссск (и — и ) /маз, (11 !З) где Ян, мк — дояйвтиеоть контура нагрузки и собственная частота его', йкз = 4~ (1 — Фпел) — добропсость контура с кварцем, Фдеа — — г, /(гд + + /7кз).
Слагаемое, пропорциональное Хз, определяет очень малый сдвигсобстаенной частоты кварцевого контура относительно ока, Учитывая, что Хс = (Хм Хз ж !Хз, приведем (11 1б) к виду Хтддел 'с ть /спел /суе (11, 19 (, ) (! +)схк) (1+ !сссс) +сн~ ! + щз — сск сса+1 (па+на) где /сьуз= Хз /ссз/гзсС лсз Хзс/Гаг, Подставив (П,19) в исходное уравнение стационарного режима и разделив его на действительную и мнимую части, получим ,9у, (Е)Я, = 1;,„+ ..
= О. (!!.20) ЗДесь /сст =- йд /ттз/(! + тз+ а„*). ПеРвое из УРавнений (11,20) определяет амплитуднь!е ссютношення в АГ, а второе — частоту колебаний. дем Заменив сап и ак в уравнении для частоты на (И.17) (11 18) й), на- 2()кв (езв нкв)(сз в = 2Юа (сов — сза)(соа Положив азв ж ез„„придем к выражению о!в озкв (мв саквК)к%кв. (11 2!) Отметим, что в АГ с кварцем в цепи обратной связимошность Ркв много меньше мощности Р„отдаваемой АЗ.
Зто большое достоинство. Другое из важных достоинств — возможность выбора нужного номера механической гармоники кварца перестройкой коллекторного контура, В таком АР удается возбудить колебания на довольно высоких номерах гармоник — до 1б-й, !7-й, для чего требуется компенсировать емкость Сз или нейтрализовать ее. Зто иеобходимо для расширения рабочей области частот резонатора (сок ...са,„) и подавления паразмтиых колебаний, которые могут возбуждаться на частотах, не контроли- Рас. 11.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
