Crystal осцилатори 1

Фиг. 6.4. Примери за паралелно температурна компенсация верига.

В тази схема: С

- променливата част от капацитета на конфигурацията на кондензатор Cmax - Cmin; С0 = Смин + СМ + CL; SK - капацитет термична компенсация кондензатор. С голямо припокриване фактор диапазон, когато един рационален точка на пълно обезщетение, за да изберете най-Fmax. След това, в рамките на схемата на фиг. 8-13, б разчита С

= 0 и изчислението се извършва съгласно следните формули:

където С = С0 + СК - даден общия капацитет верига; # 945; L - положително TKI (да се измерва или взети около 20 ÷ 50 # 8729; 10-6); # 945 С - отрицателен TKE. В резултат на такова обезщетение се получава при честоти, които ще имат контура на TCF # 945; = 0 в Fmax на Fmin при. Т.е. варират във всички точки с изключение на Fmax, ще настъпи предозирането (отрицателен TCF).

Ако KD <1,5, то значительно лучшие результаты по термокомпенсации в диапазоне частот можно получить, если принять так называемую “оптимальную термокомпенсацию”, сущность которой заключается в том, что при fМАКС делают перекомпенсацию (ТКЧ положительный), а при fМИН – недокомпенсацию (ТКЧ отрицательный), причём абсолютные значения ТКС при fМАКС и fМИН должны быть равны (рис. 6.5).

Фиг. 6.5. избор на капацитета.

В резултат на това на мястото на пълно обезщетение # 945; = 0 ще бъде между Fmin и Fmax и TCF до краищата на обхвата ще бъдат намерени от израза:

.

За оптимална схема за компенсиране показано на фиг. 6.4 е необходимо температурен коефициент на пълния минимален капацитет верига Cmin = НС + С0 е:

.

Посочените по-горе мерки не позволяват стабилизиране на честотата, обаче, да получат по-добра от нестабилност # 916; FG / FG ≈ 10-4. Ако е необходимо, получаване на по-висока стабилност вместо LC вериги кварцови резонатори, използвани в местния осцилатор. Кварцови резонатори най-пълно отговарят на изискванията на локален осцилатор честота стабилизация. Те имат висока фиксиране на енергия вследствие на много високи коефициенти за качество. Тяхното качество фактор на сто хиляди пъти може да надвишава Q на веригата КТ на. С намаляване на температурата нестабилност на кварц от избора тип парче и уплътнение вакуум да се получи добър справка.

Използването на такива резонатори позволява да донесе нестабилност на честотата # 916; FG / FG = (1 ÷ 5) # 8729; 10-6 ÷ 10-7.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ LO в инкубатор (модерни термостати осигуряват поддържане на температурата в обема си до най-близката десета от градуса) и други мерки за стабилизиране осигуряват нестабилност на кварцови осцилатори в обхвата 10-7-10-8.

2. стабилизиране на кварц честота

Най-ефективна мярка за подобряване на стабилността честота на стабилизиране на кварцови осцилатори - използва пиезоелектричен резонатор е кварцова плоча с приложни електроди върху нейната повърхност. Ако кварцова плочка за компресиране или се простират до противоположни своите лица се появи равна по размер, но с различни електрически заряди по знак. Тяхната величина е пропорционална на напрежението, и признаци зависят от посоката на силата на натиск. Това явление се нарича директен пиезоелектричен ефект. Ако лицата на кварцова плочка да прилагат електрически напрежение, плочата ще се свие или разшири в зависимост от полярността на приложеното напрежение. Това явление се нарича обратна пиезоелектрически ефект. Ценен собственост на силициев диоксид е много висока честота стабилност механични вибрации, което се определя от геометричните размери на кварцова плоча и посоката на деформация.

За възбуждане на механични вибрации, за да резонатор електроди се подава променливо напрежение. Пиезоелектрически елемент започва да трепти синхронно с приложеното напрежение. Когато честотата на приложения напрежение с естествените честотни трептения на пиезоелектричен клетка възниква механично резонанс. кварцов резонатор става еквивалентен на серия резонансна верига с естествена честота на кварц: където LKB - еквивалентно индуктивност кварц (от десети до десетки тН) CKV - кварц еквивалент капацитет (десети или стотни от picofarads). Естествената честота на трептене кварц зависи от плоча на срязване и геометрични размери. За различни съкращения стойност eigenfrequency кварц ƒKV (MHz) варира от 1.6 / # 948; 3.6 / # 948;, където # 948; - дебелината на плочата, мм. Коефициентът на качеството на резонатора се определя като съотношението на енергия, съхранена в осцилираща система за загуба на енергия по време на периода на трептене. Q фактор на серийни резонатори в основната честота десетки хиляди, и точност - няколко милиона.

За кварцови кристали, характеризиращи се с ефектите на стареене, т.е. необратима промяна в честотата по време на първите няколко месеца на работа. Следователно, основният параметър, който характеризира работа на кварцов генератор, честотата на трептене е стабилна. В допълнение, стабилността на честота засяга удари и вибрации, влажност, температура, колебания в захранването и нестабилността на товара. Ето защо, модерен кварцов осцилатор допълнение към активния елемент (транзистор, тунелен диод), кварцов резонатор и осцилатор елемент съдържа: етап буфер с високо Рин предоставяне на слаба връзка с товара и осцилатора елиминира влиянието на товара за изпълнението му; подплънка система за намаляване на вибрациите и ударни натоварвания; Защита устройство срещу въздействието на влага; стабилизирана захранване; термостатиране система или температурна компенсация, стабилизиращият ефект на характеристиките на честота температура на кварцови кристални резонатори. В момента се използва осцилатори където кварц се използва като резистор или като сериен верига.

Фиг. 6.6. Еквивалентно верига с кварцов генератор в обратна връзка.

Помислете осцилатор верига, в която кварцов резонатор се използва като сериен верига. Транзистор осцилатор с кристал се събира чрез триточкова схема (фиг. 6.6). Веригата за обратна връзка включва разделител, състояща се от кварцов резонатор импеданс ZQ1 а и R1 резонатор. Осцилиращ система, образувана от две примки: товара колектор Z1, Z2 и Z3 и обратна верига R1, ZQ1 и Z2. Операция на веригата се основава на факта, че минималната съпротива ZQ1 резонатор в пореден резонансна честота # 969; HF и значително увеличава, когато се отклонява от него. В резултат на това самовъзбуждане е възможно само в тесен честотен диапазон. С подходящ избор на обратна връзка верига Q-фактор параметър Q кварцов резонатор е близо и значително по-висок Q фактор на колектора верига. фактор Q на осцилаторна верига - характерни резонанс свойства на системата, показва колко пъти амплитудата на вибрациите при принуден амплитуда резонанс надвишава в неговото отсъствие. Колкото по-висок коефициент на качеството на колебание на системата, толкова по-малко загуби на енергия в него за период. фактор Q на осцилаторна верига: