Кварцевая стабилизация частоты

Кварцевый резонатор представляет собой кварцевую пластинку 1, помещенную между двумя металлическими электродами 2 и закрепленную с помощью кварцедержателя 3.

Рисунок 12.1 – Эскиз конструкции кварцевого резонатора.

Кварцевые пластины обладают пьезоэлектрическим эффектом. ПРЯМОЙ ПЬЕЗОЭФФЕКТ состоит в том, что при механической деформации пластины на ней появляются электрические заряды, а ОБРАТНЫЙ – в деформации пластины под воздействием электрического поля.

Если к зажимам цепи, содержащей резонатор, подвести переменное напряжение _~, то в ней возникнет переменный ток.

Рисунок 12.2 – Условное изображение кварцевого резонатора.

Ток достигает максимума при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной резонансной частотой кварцевой пластины .

Рисунок 12.3 – Частотная характеристика кварцевого резонатора.

Кварцевый резонатор можно представить в виде эквивалентной электрической схемы, приведенной ниже.

Рисунок 12.4 – Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора:

L_кв, С_кв, R_кв – эквивалентные параметры кварцевой пластины;

С₀ – емкость между электродами.

В целом образовался колебательный контур третьего вида. В нем резонанс наблюдается на двух частотах:

- частоте последовательного резонанса;

- частоте параллельного резонанса.

Расхождение между частотами очень небольшое (сотни герц). Частоты резонансов очень стабильны и могут использоваться в качестве эталонных.

Для любых частот, кроме узкой полосы сопротивление кварцевого резонатора имеет емкостной характер и лишь для отмеченной полосы – индуктивный.

Рисунок 12.5 – Изменение реактивного сопротивления кварцевого резонатора.

В схемах генераторов кварцевые резонаторы можно использовать как эталонные фильтры и как эталонные индуктивности.

Пример первого способа использования представлен на рисунке 12.6.

Рисунок 12.6 – Кварцевый генератор, выполненный по фильтровой схеме.

Схема является фильтровой, т.к. кварцевый резонатор выполняет в ней роль конденсатора, замыкающего цепь ПОС индуктивной трехточки. Автогенератор возбуждается на частоте последовательного резонанса , на которой сопротивление резонатора минимальное и чисто активное. Это означает, что коэффициент обратной связи будет наибольшим (выполняется условие БА). Кроме того, на этой частоте цепь ПОС не вносит дополнительного фазового сдвига (выполняется условие БФ).

Пример второго способа использования кварцевого резонатора показан на рисунке 12.7.

Рисунок 12.7 – Кварцевый генератор, выполненный по схеме емкостной

трехточки.

Кварцевый резонатор выполняет роль индуктивности и включается в соответствующий участок трехточечной схемы генератора (между базой и коллектором в емкостной трехточечной схеме). АГ возбуждается на одной из частот, лежащих между и .

13 RC -АВТОГЕНЕРАТОРЫ

Использование LC- генераторов для генерирования низкочастотных гармонических колебаний затруднительно, т.к. необходимо увеличивать индуктивность и емкость контура, что связано с уменьшением добротности контура и увеличением его габаритов и массы. Поэтому на этих частотах используют RC -генераторы.

Из множества разновидностей на практике находят применение цепочные и мостовые RC- автогенераторы.