Материал: 832

ответствует контуру с высокой добротностью, пологая кривая (пунктир) – контуру с низкой добротностью. Точки пересечения А и В графиков слагаемых соответствуют условию выполнения баланса фаз и определяют значение частоты автогенератора (fг и fг1). Обоюдно направленными стрелками показано, в каких направлениях перемещаются составляющие фазового баланса под воздействием дестабилизирующих факторов. Из рис. 14.6 видно, что при крутой фазовой характеристике абсолютные уходы частоты будут меньше, чем при пологой. Следовательно, для повышения стабильности частоты в автогенераторе необходимо использовать колебательные контуры с наибольшей возможной добротностью. Однако наибольшая достижимая величина добротности колебательного контура не превышает 200…300. Выходом из этой ситуации является использование в качестве колебательной системы в автогенераторе кварцевого резонатора (рис. 14.7), эквивалентная добротность которого на три-четыре порядка превышает добротность обычного колебательного контура. Для стабилизации частоты применяются кварцевые пластинки, вырезанные из монокристалла кварца под определенными углами к осям кварца и обладающие пьезоэлектрическим эффектом. Кварцевую пластину, помещенную в кварцедержатель, называют кварцевым резонатором, сокращенно – кварцем. Эквивалентная электрическая схема кварца представляет собой параллельный колебательный контур второго рода, показанный на рис. 14.7. На схеме Lк,Cк, rк являются собственными параметрами кварца, C0 –

166

Рис. 14.7 – УГО, эквивалентная схема и частотная характеристика кварцевого резонатора

емкость кварцедержателя. Их величины определяются геометрическими размерами кварцевой пластины и типом механических колебаний, которые могут быть колебаниями по толщине или по длине. Необычны по сравнению с колебательным контуром значения собственных параметров кварца. Типовыми значениями параметров схемы замещения кварца на 4 МГц являются сле-

дующие: Lк = 100 мГн, Cк=0,015 пФ, rк = 100 Ом, Q=25000. Ве-

личина C0 зависит от конструктивного выполнения и лежит в пределах 1…10 пФ. Кварц имеет две резонансные частоты: час-

жду двумя резонансными частотами кварц ведет себя как некоторая индуктивность, что позволяет включить его в схему генератора по емкостной трехточке (рис. 14.8, а). Генератор работает чуть ниже частоты параллельного резонанса. Развязывающий дроссель Lдр в цепи источника питания обеспечивает малое сопротивление постоянному току и высокое сопротивление на частоте генерируемых колебаний.

Можно включить кварц и в цепь обратной связи усилителя. Такая схема (рис. 14.8, б) работает на частоте последовательного резонанса. В контур ПОС включены усилительные каскады по схемам с ОБ и ОК, не инвертирующие фазу сигнала. Условие баланса амплитуд выполняется только на частоте к, на которой

167

кварц имеет очень малое сопротивление rк и петлевое усиление контура ПОС оказывается большим единицы.

Рис. 14.8 – Варианты схем генераторов с кварцевой стабилизацией частоты

Для генерирования гармонических колебаний на частотах доли герца – десятки килогерц использование LC-генераторов становится нецелесообразным, так как массогабаритные показатели элементов контура становятся недопустимо большими. По этим же причинам затрудняется перестройка частоты автогенераторов. Поэтому автогенераторы низких и инфранизких частот используют особенности частотных зависимостей ряда RC-цепей, включаемых в цепь обратной связи между входом и выходом широкополосного усилителя. Автоколебания возникают на единственной частоте при одновременном выполнении условий баланса амплитуд и фаз. Такие устройства получили название RC- генераторов. В них в качестве RC-цепей используют многозвенные RC-цепи, мосты Вина и двойные Т-образные мосты.

14.5 Автогенератор с трехзвенной RC-цепью

Электрическая схема автогенератора показана на рис. 14.9. Трехзвенная RC-цепь с одинаковыми элементами (выделена пунктиром) включена в петлю обратной связи инвертирующего усилителя. Как видно из графиков амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик трехзвенной RC-цепи (рис. 14.10), на

168

Е

лабляет сигнал в 29 раз. Таким образом, в схеме рис. 14.9 на частоте f0 выполняется условие баланса фаз. Для возникновения колебаний на этой частоте усилитель должен иметь коэффициент усиления по напряжению не ниже 29. С помощью подстроечного

мостом Вина.