Рис.1. Кварцевый генератор - по схеме емкостной трехточки
Современные приемо-передающие устройства требуют повышенной точности настройки на рабочую частоту. Это требование достаточно легко обеспечить, применив кварцевую стабилизацию частоты. Обычно кварцевые резонаторы в генераторах возбуждают на основной частоте (до 20...22 МГц). Это связано с тем, что кварцевые резонаторы, как правило, имеют АТ-срез, то есть используют колебания сдвига (по толщине кварцевой пластины). Так как на частоте 22 МГц толщина кварцевой пластины составляет менее 0,08 мм, то технологически трудно получить более тонкие пластины, существенно не удорожая резонатор.
Обычно выше указанной частоты резонаторы возбуждают на нечетных механических гармониках. Для этой цели в кварцевый генератор, выполненный по схеме емкостной трехточки, включают катушку индуктивности рис.1). Получившийся параллельныйколебательный контур, образованный катушкой L1 и конденсатором С1, настраивают на частоту ниже рабочей гармоники, но выше предыдущей. Тогда на частоте необходимой гармоники сопротивление контура имеет емкостной характер, а на более низкой - индуктивный. В результате баланс фаз и амплитуд выполняется только на рабочей гармонике.
Рис.1. Кварцевый генератор - по схеме емкостной трехточки
В принципе, можно возбудить кварцевые резонаторы на третьей гармонике и не используя катушку индуктивности, как показано на рис.2. Возбуждение резонатора на гармонике описано в [1]. В данной схеме кварц включен между двумя затворами высокочастотного полевого транзистора с дроссельной (L1) нагрузкой в стоковой цепи. Этим обеспечивается необходимый сдвиг фаз для возбуждения кварца на третьей гармонике. Нагрузка генератора подключается через истоковый (эмиттерный) повторитель. В противном случае емкость нагрузки в большинстве случаев ведет к срыву колебаний (для третьей гармоники). Эта осцилляторная схема обладает хорошими характеристиками. В ней возбуждаются как устаревшие кварцы типа РК-169, так и современные (немецкой фирмы "Jauch", С.-Петербургского ПО "Морион").
Рис.2. Кварцевый генератор, возбуждаемый без катушки индуктивности
Схема испытывалась с кварцевыми резонаторами на частоты от 5 до 16 МГц. При использовании резонаторов от 5 до 9 МГц потребовалось увеличить индуктивность дросселя до 100 мкГн. Регулировкой напряжения на втором затворе с помощью R1, можно добиться возбуждения кварца на третьей гармонике и необходимой амплитуды колебаний на выходе схемы. Вместо двухзатворного полевого транзистора типа BF961 можно попытаться применить КП327, КП359, но при этом не все типы кварцевых резонаторов будут возбуждаться на третьей гармонике.
В следующей схеме, приведенной на рис.3, кварцевые резонаторы также возбуждаются на третьей гармонике.
Рис.3. Кварцевый генератор c диодным включением VT1
Искушенный в радиотехнике читатель, внимательно приглядевшись к схеме, возможно, усомнится в работоспособности предлагаемого генератора, т.к. в коллекторную цепь включено относительно большое сопротивление (R2), а между базой и коллектором всего 100 Ом (R1). В данном случае транзистор VT1 использован в диодном включении, когда база и коллектор имеют одинаковый потенциал относительно общего провода схемы. Ток через транзистор задается резистором в цепи коллектора. А резистор R1 необходим лишь для того, чтобы погасить паразитные колебания в контуре, образованном дросселем L1 и емкостью перехода база-коллектор транзистора вместе с паразитными емкостями схемы. Ввиду того что h-параметры транзистора зависят от режима его работы и от частоты, в предлагаемой схеме выполняется баланс фаз и амплитуд на третьей гармонике кварца. Нагрузка кварцевого генератора подключается через истоковый (эмиттерный) повторитель, обладающий высоким входным сопротивлением. В этой схеме возбуждаются как вакуумированные (РК100, РК-259), так и герметизированные (РК-169) кварцевые резонаторы. Схема испытывалась с кварцами на частоты от 5 до 16 МГц. С некоторыми типами низкочастотных кварцев для более надежного возбуждения колебаний необходимо увеличить R1 до 220 Ом, емкость С2 до 36 пФ. При применении "низкоактивных" кварцев желательно увеличить индуктивность дросселя L1 до 50 мкГн. Даже при неблагоприятных соотношениях элементов этого кварцевого генератора при изменении питания от 4 до 12 В удавалось возбудить кварцы на третьей гармонике. Транзисторы в генераторе можно применить типов КТ315, КТ306, КТ325, КТ355, КТ399, только потребуется подбор L1, С2 и изменение напряжения питания для работы с необходимым типом кварцевого резонатора.
Следующая предлагаемая вниманию читателей схема (рис.4) несколько сложнее, но в ней отсутствуют моточные изделия. В этой схеме баланс фаз выполняется при возбуждении кварца на третьей гармонике с помощью RC-цепи.
Рис.4. Кварцевый генератор без моточных изделий
Автогенератор выполнен на дифференциальном каскаде. Левый (по схеме) транзистор дифкаскада включен по схеме с общей базой, правый - по схеме с общим эмиттером. Между коллекторами транзисторов включена фазосдвигающая RC-цепь R5-C3. Рассматриваемая схема относится к осцилляторным, так как без кварцевого резонатора, являющегося эквивалентной индуктивностью, колебания не возникают. В схеме хорошо возбуждаются резонаторы на частоты от 5 до 16 МГц. Для низкочастотных кварцев необходимо увеличить емкость СЗ до 10 пФ. При изменении элементов фазосдвигающей цепи: резистора R5 - от 10 до 150 Ом, емкости СЗ - от 0 до 10 пФ, удавалось получить устойчивые колебания на третьей механической гармонике кварца. Транзисторную сборку DA1 можно заменить на подобранную пару высокочастотных транзисторов КТ306, КТ368, КТ325, КТ355, КТ399. В этой схеме нагрузку также необходимо подключать через каскад с высоким входным сопротивлением. Номинальное напряжение питания - 9 В, но для возбуждения колебаний иногда полезно "покачать" его в диапазоне от 4 до 12 В.
Источники
Автор: О.БЕЛОУСОВ, г.Черкассы