Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 60
Текст из файла (страница 60)
!3.22, Простейшая схема термокомиеисакии Л,С„/С„велико, так как существенное увеличение полной емкости контура за счет емкости компенсационного конденсатора во многих случаях нежелательно. Термокомпенсация не позволяет добиться полной температурной стабилизации частоты. Удается лишь в несколько раз повысить температурную стабильность частоты. Другой причиной нестабильности частоты Т.С-генератора является изменение емкостей лампы и транзистора, шунтирующих колебательный контур генератора. Зги емкости изменяются при нрогреве ламп и транзисторов и изменении питающих напряжений. Стабильность частоты генератора можно повысить, если применять контуры с большими емкостями или уменьшать коэффициент включения контура р.
Однако генератор может генерировать, пока ()К)1. При увеличении емкости контура С или уменьшении коэффв. циента р коэффициент усиления К падает. Действительно, в первом приближении коэффициент усиления К= 5)гзз, где ггэк= рз() р При увеличении С приходится уменьшать Т., вследствие чего характеристическое сопротивление р и коэффициент усиления К падают. Поэтому в генераторе можно увеличивать емкость лишь до некоторого предела, Вместо увеличения емкости контура можно использовать частичное подключение контура к лампе; в этом случае влияние емкостей лампы иа результирующую частоту колебаний контура также будет меньшим.
Однако при частичном включении эквивалентном сопротивление контура К,„=ребр также уменьшается, и предельно достижимая величина стабильности определяется добротностью контура генератора. Высокую стабильность частоты имеют не только ламповые генераторы, но и генераторы па униполярных и биполярных транзисторах. Хотя емкости транзисторов изменяются с изменением температуры в большей степени, они могут быть малыми по величине. Кроме того, вследствие большой крутизны транзистор можно слабее связать с колебательным контуром. 13.!О.
ВЛИЯНИЕ ГАРМОНИК НА ЧАСТОТУ ГЕНЕРИРУЕМЫХ КОЛЕБАНИЙ Лля определения частоты генерируемых колебаний вернемся к уравнению Вап-дер-Поля (13.29). Предположив решенне периодическим, умножим обе части равенства на о и проинтегрируем за период оо» вЂ” воо'+восо'+от=о, (13.50) где черта сверку означает результат интегрирования (усреднение) за период. Если о является периодической функцией, то второй член уравнения обрашаетсп в нуль: — в По в й(оз) в ) о Пт= ) бт= (о*] „':о — — О. Т о от 2Т о п( 2Т Аналогично озо' О, Произведя в первом члене интегрирование по частям, получим — 1 г оо"= — ( оо"сгт=-(о')х. т )( Подставляя зтот результат в (13.50) я учитывая равенство пух!о двух других членов, имеем аз= (о') ' (!3.5!) Предполагая, что колебание о является чисто гармоническим, т.
е. о =аз!птт, и подставляя зто выражение в (13.51), находам. ч 1. Это означает, что прк отсутствии гармоник частота генерируемых колебаний равна собственной частоте колебательного контура без поправки иа затухание: соо !ДЕС. Физически зто означает, что затухание не влияет на частоту генерируемых колебаннй, так как компевснруется обратной связью. Теперь предположим, что генерируется колебавие, содержащее также гар. моники, т, е колебанне вида о= ~',а соз(пят+со ), а=! (13 52) ) — ю ох (13.53) Если о определяется формулой (13.52), то ап! ~ — у! = — т, юзпзап, "' ! а(,) Оо ох 2 и=! Подставляя зги вырансения и (18.53], получаем или откуда — ~~ (ср — !)а'„ / Ъ, и'а„=- ~, (пз-1)а„)а !. «=х сг и=! п=х 2 "о Следовательно, юс — соо 1 О = — = — — У соо 2 а=а бс( А!со ), (пх — 1) а;„сас, 30' где частота ы пока нензвестна.
Переходя в (13 51) от переменной т=юо! к переменной й получаем следу!оп!ее равенство. Пренебрегая единицей по сравнению с л', получаем Ьг( 1 л„ вЂ” = — — ~и~~ п' — ". (о 2 Если для первой гармоники анодного тока сопротивление контура равно Й*ю то для л-й гармоники ко) нэ)1.,1'лО. Таким образом, опюшенне напряжений гармоник равно зг 2 2 ааг аг — — Кол где К. — коэффициент гармоник по л-й гармонике анодного тока. Следовательно, 5,1 Ьо 20з л,.з г» 20з (13.54) 13.11. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ С ПОМОЩЫО КВАРЦА Температурная стабильность кварца значительно выше стабильности обычного колебательного контура. Температурный коэффициент частоты хорошего колебательного контура без термокомпенсации (50 — 100) 1О-', а кварца 10 — т — 10-'.
Для стабилизации частоты применяются кварцевые пластинки, вырезанные из монокристаллов кварца под определенными углами к осям кварца и обладающие пьезоэлектрическим эффектом. Кварцевую пластинку, помещенную в кварцедержатель и называемую сокращенно кварцем, можно представить электрической схемой, показанной на рис. 13.23,а, Величины С, г, С и С, определяются геометрическими размерами пластинки кварца и типом механических колебаний, которые могут быть колебаниями по толщине или по длине. Значения С, С и и для кварца и обычного колебательного контура при частоте (о=1,5 МГц приведены в Т а б л н ц а 13.1 ткч С, гге т и реоочоторо 1О-' 10-4 0,4 Г 40 мкГ 10": 10' 0,028 280 Крчрц Контур 35 3,5 где К, — общий коэффициент гармоник анодного така. Сравнивая энершпо электрического и магнитного полей в колебательном контуре при наличии гармоник, можно видеть, что для соблюдения баланса энергий частота генерируемых колебаний действительно должна отклоняться от ча.
стоты )о в сторону уменьшения. Из формулы (13.54) видно, что для уменьшения влияния гармоник на частоту генерируемых колебаний следует уменьшать коэффициент гармоник анодного тока лампы или транзистора автогсператора и увеличивать добротность его колебательного контура. оу Рис. 13,23. Электрическая схема кварца и изменение его реактивного соиротввления табл.
!3.1. Подчеркнем, что добротность кварца Я= (50 — 100) ° 10' превышает добротность обычного контура на три порядка. Изменение реактивного сопротивления кварца с частотой. Кварц имеет две резонансные частоты: частоту последовательного резонанса )оа и частоту параллельного резонанса )оз !рис. 13.23, б). В полосе частот между двумя резонансными частотами реактивное сопротивление кварца имеет индуктивный характер. За пределами этой полосы реактивное сопротивление является емкостным. Частоты )о~ и 1сз оливки и отличаются на 0,25% при СоусС=200. Схемы кварцевых генераторов.
Наиболее широко применяются схемы кварцевых генераторов, показанные на рис. 13.24. В с:еме на рис. 13.24,а кварц, включенный между затвором и истоком, эквивалентен индуктивности, поэтому схема генератора эквивалентна трехточечной схеме. Для этого необходимо, чтобы и колебательный контур для частоты кварца представлял индуктивность ау Рис. 13.24. Схемы кварцевых генераторов: а — кварц включен между ватво ром н нстоко»; б — кварц вклю«ев между баева н коллектором; в — кварц включен в цена саван (1овонт >Гавари). В качестве емкости генераторного контура используется емкость затвор — сток. В схеме на рис. 13.24,б кварц включен между базой и коллектором и также эквивалентен нндуктивности, поэтому генератор эквивалентен емкостной трехточечной схеме.
Его контур состоит из индуктивности кварца и емкостей база — эмиттер и коллектор — эмиттер. В схеме на рис. 13.24,а кварц включен в цепь связи. На частоте последовательного резонанса цепь связи замкнута и устройство генерирует. 13.12. ЙС-ГЕНЕРАТОРЫ Для генерирования колебаний низких частот применяются (тС-генераторы, которые можно осуществить по одной из схем, описанных ниже. Генератор с фазосдвигающими цепочками, В генераторе с фазосдвигающими цепочками (рис. 13.25) три цепочки создают фазовый сдвиг, равный 180' между напряжениями на коллекторе и базе. Сопротивление )св вместе с сопротивлением )тем=Я,ЯЛАп. можно взять равным сопротивлению Я.
В этом случае фазовый сдвиг на 180' получается на частоте =1УСУ6+4 ()Р„Л). (13.55) Коэффициент передачи напряжения фазосдвигающими цепочками между точками К и Л равен 1/29, а между коллектором и базой— )т"(29()т'+ага). Для того чтобы возникла генерация, коэффициент усиления напряжения транзистором должен быть больше 29 (Л'+ йв) Я' 1(С-генератор с мостом Вина. Мост Вина (рнс. 13.26) состоит нз сопротивлений Ль Яв, Яв и )см Сопротивление 2~ образовано последовательным соединением )(~ и С„а сопротивление Лв — параллельным соединением Атв и Св. Сопротивление тса включено последовательно с разделительным конденсатором Ср„а, имеющим пренебрежимо малое сопротивление по сравнению с )та на частоте генерации.
В качестве сопротивления )г4 используется миниатюрная осветительная лампочка с металлической нитью накаРис. 13 25. Схема ИС-геиератора с тремв фазосавигающими цепочками Рис. !2.26. Схема ГтС-геиеритори с мостом Вива ии полевых тривзисторих ливания, увеличиваюшая свое сопротивление при прохождении через нее тока. В ттС-генераторе с мостом Вина используется двухкаскадный резисторный усилитель, имеющий в широком диапазоне частот постоянный коэффициент усиления и обеспечивающий фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями, равный Збб'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
