Триточкови кристални осцилатори

Глава: 9 | Членове: 58
таблица на съдържанието

Книгата разглежда характеристиките на веригата решения, използвани при създаването на миниатюрни транзистор радио устройства. Съответните глави предоставят информация за действията на принципите и характеристиките на функциониране на отделните компоненти и етапи, понятия, както и друга информация, необходима за самостоятелно изграждане на прости радио предаватели и радиомикрофони. Отделна глава е посветена на практически транзисторни дизайн microtransmitter отговаря и за връзките с малък обсег.

Книгата е предназначена за начинаещи радиолюбители които се интересуват от особеностите на веригата единици дизайн и каскади от миниатюрни транзистор радио устройства.

Триточкови кристални осцилатори

Сред радиолюбители, които участват в изграждането на миниатюрен транзистор радио предаватели и радиомикрофони са много популярни схеми решения кварцови радиочестотни генератори с три точки превключване резонансна верига. В такива генератори, като в три точки LC-осцилатори, връзката резонансна верига на активния елемент се извършва в три точки. По този начин, в зависимост от веригата превключване AC транзистор активен елемент на кварцов генератор триточков има три основни възможности включват както индуктивен и капацитивен trehtochek: относно общата база на общ емитер и общ колектор.

Кварцови кристални осцилатори използват като триточкова елемент с индуктивно съпротивление. Ето защо, изборът на осцилатора с капацитивен делител на обратна връзка верига (капацитивен trehtochka) може да се постигне условията за самовъзбуждане без да се използват дросели.

Понастоящем най-често използваните в умален транзистор три точки предаватели са три типа кристални осцилатори извършват капацитивен делител в PIC верига. Основната разлика между тези схеми разтвори, известни от имената на изобретателите, е метод за превключване транзистор активен елемент AC. капацитивен схема trehtochke Пиърс транзистор е включен от общ емитер, капацитивен схема trehtochke Kolpittsa - с общ колектор и схема капацитивен trehtochke Клап - обща база. Опростени схематични диаграми на три точки кристални осцилатори на тези видове са показани на Фиг. 3.13.

Фиг. 3.13. Опростен схематични диаграми кварц капацитивен trehtochek Pierce схема (а), съгласно схема Kolpittsa (б) и от Clapp верига (в)

Много интересно е trehtochki верига разтвор капацитивен с включване на кварцов резонатор между основата и колектора на транзистора активен елемент (фиг. 3.13a). За първи път е предложил американски изобретател Dzhordzh Пирс (Pierce), толкова често, такава схема се нарича генератор Пиърс. Схема на висока честота кристален осцилатор верига Pierce формира на биполярен транзистор включен във веригата с общ емитер, е показана на Фиг. 3.14. генерирана честота на сигнала е 1 MHz.

Фиг. 3.14. Схема на три точка на кристален осцилатор Pierce 1 MHz

В тази схема на активния елемент е биполярен транзистор VT1, което променлив ток е включен от общ емитер. Стабилизиране на работната точка на транзистора се осигурява от верига CAB и транзистор VT1 режим DC съпротивление на резистор R1 се определя стойност. Особеност на тази схема е включването на BQ1 кварцовия резонатор между основата и колектора на транзистора, т.е. в отрицателната обратна връзка. В този случай се препоръчва честотата на генерираните трептения, за да изберете малко по-ниска от честотата на паралелен резонанс.

Когато параметрите на С1 и С2 кондензатори в генератора могат да използват кварцови резонатори с по-голяма честота. Например, за честоти от 10 MHz до 30 MHz тези кондензатори трябва да бъде 27 PF. Ето защо трябва да се намали и индуктивност на дросела L1.

Отличителна черта на кварцови осцилатори, изпълнени от Pierce схема е относително висока стабилност на честотата на генерираните високочестотен сигнал, тъй като Q кварцов резонатор параметри на елементи, свързани към него на практика няма значителен ефект. В същото време, амплитудата на изхода до голяма степен зависи от стабилността на положението на работната точка на транзистора. Следователно, разтвори верига често се използват, в която с цел стабилизиране на работната точка на транзистора и активният елемент се прилага т.нар класически верига мост.

Схема на висока честота кристален осцилатор верига на Pierce използване класическата схема стабилизиране на работната точка на транзистора е показано на фиг. 3.15. В този случай на генерираната честота на сигнала може да бъде между 1 MHz до 3 MHz.

Фиг. 3.15. Схема на кварцов генератор за триточков верига с Pierce честота от 1 MHz до 3 MHz

Що се отнася до активен елемент на генератор верига преди счита формира на биполярен транзистор VT1, които променлив ток е включен от общ емитер. Въпреки това, в тази схема, позиция на работната точка на VT1 транзистор се определя чрез съотношението на устойчивост на резистори R1 и R2, които делител на напрежение към базата на транзистора верига. Структурата на работната точка положението стабилизиране на мост съединение в този случай, в допълнение към резистори R1 и R2 включва резистор R3, е включена в емитер верига на транзистора VT1. Чрез висока честота резистор R3 образува положителна обратна връзка път, чиято дълбочина намалява свързващ кондензатор C3. По този начин, стабилизиране на работната точка е осигурен чрез използване на отрицателен ток верига за обратна връзка чрез свързване на резистор R3 и С3 кондензатор в емитер верига на транзистора VT1. По-подробно принцип на действие на такава CAB верига се разглежда в съответния раздел на една от предишните глави.

За етап започва да работи в режим на колебанието на поколение, е необходимо да се осигури изместване на фазата между изхода и входа на активните елемент 180 °. Това състояние се осигурява от С2 съответните кондензатори, С4 и С5. Кондензатори C2 и C4 трябва да избере най-високата възможна, но стойностите им са ограничени от възможностите на транзистора VT1 за да се гарантира на етапа на самовъзбуждане. Ето защо, в тази структура, е препоръчително да се използва един транзистор с максимална печалба от текущата. Припомнете си, че разглеждания разтвор верига основава на използването на индуктивен компонент на съпротивлението на BQ1 кварцовия резонатор, който работи в режим близо до режим на паралелен резонанс. Резонансната честота в малък обхват може да се регулира чрез регулиране кондензатор С1, който е свързан в серия с BQ1 кварцовия резонатор.

C4 кондензатори и C5 сглобени капацитивен делител, който се отстранява от изходния сигнал. Входен импеданс на активния елемент на генератора се определя от кондензатор С2, а изходът - капацитети на кондензатори С4 и С5. Капацитет на C5 кондензатор е относително голяма, така че си капацитет в този случай може да се пренебрегне. Този кондензатор осигурява благоприятни условия за отстраняване на изходния сигнал от колектора на транзистора VT1.

Трябва да се отбележи, че ако захранващото напрежение е достатъчно голям, висока честота индуктор L1 към колектор верига на транзистор може да бъде заменена с конвенционална резистор.

Тази схема разтвор на почти без изменения могат да бъдат използвани в изграждането на генератора при по-висока работна честота. Например, като се използва кварц резонатор BQ1, с честота от 3 MHz до 10 MHz, капацитет на кондензатор С1 трябва да се намали до 330 PF, на капацитет С2 - до 150 PF, и кондензатор С4 - 1500 PF. При използване на кварцов резонатор BQ1, с честота от 10 MHz до 30 MHz, капацитет на кондензатор С1 трябва да се намали до 180 PF, на капацитет С2 - до 47 PF, и C4 на капацитет - до 330 PF.

За по-високи стойности на разтвори честотен сигнал верига използват така наречените garmonikovyh генератори Pierce схема, при която честотата на поколение е един от нечетен хармонична честота на кварцов резонатор. Най-често това е третата, петата или седмата хармонична. Въпреки това, предвид на такива схеми е извън обхвата на тази книга.

Пиърс осцилатор заслужено счита генератори с най-добро краткосрочно честота стабилност. Въпреки това, възстановяването на такива схеми е относителната сложност. В допълнение, трябва да се обърне специално внимание на качеството на стабилизиране на основата на транзистора ток. генератори недостатък Pierce схема може да се счита, че нито един от изводите на кварцов резонатор не е свързан към външната гума.

При проектирането на транзистор microtransmitter и безжични микрофони често използвани триточков верига разтвор кристален осцилатор, в които активното транзистор елемент е включен с променлив ток на общ колектор. Когато това кварцов резонатор с индуктивно съпротивление част от паралелен резонанс верига като индуктивен клон. Капацитивният клон на веригата, образувана от две кондензатори в серия, точка на свързване, която е снабдена с изходния сигнал на активния елемент (фиг. 3.13b). В резултат на кондензатори образуват капацитивен делител верига в положителна обратна връзка, така че това кристално колебание верига често се нарича Kolpittsa верига. Схема на кварцов генератор за триточков верига Kolpittsa показано на фиг. 3.16. Честотата на генерирания сигнал може да бъде от 10 MHz до 25 MHz при изходна ефективно напрежение от 200 до 300 тУ тУ.

Фиг. 3.16. Схема на кварцов генератор за триточков верига Kolpittsa с честота от 10 MHz до 25 MHz

Транзисторът VT1 DC счита конструкции активирани от общ емитер. В това положение на работната точка на транзистора се определя от резистори R1 и R2, които делител на напрежение. AC VT1 транзистор включен във веригата с общ колектор, тъй като най-високата честота на колектора заземен чрез кондензатор С5 относително голям капацитет.

Високо честотни трептения възникват в резонансната верига, включва променлив ток между основата на транзистор VT1 и външната гума. На резонансната верига, образувана от кварцов резонатор BQ1 и кондензатори С1, С2, С3 и С4. Сигналът, получен при емитер верига на транзистор VT1, т.е. на изхода на активния елемент е снабден с капацитивен делител образуван от кондензатори В3 и В4, който е част от резонансната верига. Взети от капацитивен делител на напрежение се подава към входната верига на активния елемент, а именно, на базата на транзистор VT1, което води до каскада е обхваната от положителната обратна връзка. OS напрежение величина, и съответно, дълбочината на обратна връзка се определя чрез съотношението на кондензатори, В3 и В4.

Трябва да се отбележи, че в стабилизирането на работната точка на транзистора VT1 този начин, например чрез схема мост, съставен от резистори R1, R2 и R4, резистор разделител има значително влияние върху коефициента на качеството на BQ1 кварцовия резонатор. Този ефект се обяснява с факта, че при относително високо входно съпротивление на транзистора елементи на споменатия делител действа като допълнително натоварване на пиезоелектричния елемент. В резултат на това намаляване коефициента на качеството на кварцов резонатор може да влоши всички параметри каскада. Решението е да било цел възможни големи стойности на резистори делител или прилагане на по-прости схеми стабилизиране на работната точка на транзистора (без резистор разделител). Въпреки това, в последния случай, най-вероятно, стабилността на работната точка ще бъде по-лошо.

Капацитивно кондензатори С3 и С4, които се използват в капацитивен делител, трябва да бъдат избрани по-голям, колкото е възможно, особено ако се прилага в един транзистор с по-малко високо-качествени параметри като активен елемент на каскадата. Когато този кондензатор С4 до изходната верига обикновено избира 2-3 пъти по-голяма от капацитет на кондензатор С3. Висок капацитет позволява общо серия с кварцов резонатор включва верига от два паралелно С1 кондензатори и С2. Тример кондензатор осигурява възможност за регулиране на работната честота на генератора в малък обхват.

Счита разтвор верига може да бъде на базата на транзистор осцилатор с изходна честота до 100 MHz. Въпреки това, в този случай, използването на основната честота се генерират хармонични компоненти. Предимствата на схема Kolpittsa следва да включват факта, че един от изводите на BQ1 кварцовия резонатор ако е необходимо, може да бъде свързан директно към външната гума. По тази схема за премахване на достатъчно на C1 и C2 кондензатори.

Също интересно е капацитивен верига разтвор trehtochki за да включи кварцов генератор, свързан между емитера и колектора на транзистора активен елемент (фиг. 3.13v). Подобна схема често се нарича Клап верига. Схема на кварцов генератор за триточков Clapp схема е показана на Фиг. 3.17.

Фиг. 3.17. Схема на кристален осцилатор с транзистор превключване разположени в обща основа (Clapp верига)

Транзистор Т1 DC активиран от общ емитер. В това положение на работната точка на транзистора се определя от резистори R1 и R2, които делител на напрежение. AC транзистор VT1 е активиран от общата база поради неговата висока честота база е заземен чрез кондензатор С1 е сравнително голям капацитет. е предвиден за стабилизиране на работната точка на транзистор VT1 мост верига, която в допълнение към резистори R1 и R2 включва резистор R4 в емитер верига на транзистора.

Кварцов кристал BQ1 включени в изходната верига на активния елемент, между колектора на транзистора VT1 и външната гума. Съобщение входни и изходни вериги на активното превключване елемент е предвиден между колектора и емитера на транзистора VT1 капацитивен делител образуван от кондензатори В3 и В4. Капацитет на тези кондензатори трябва да бъде избран голям, колкото е възможно, но не трябва да забравяме, че и увеличаване на тяхната дълбочина намалява обратна връзка, което води до влошаване режим кварцов резонатор BQ1 а. В този случай, капацитивен делител свързани в паралел с резонатор, така че общата капацитивен съпротивление трябва да бъде поне два пъти по-голяма от вътрешното съпротивление на резонатора, за да обратна връзка в достатъчна дълбочина. Ако е необходимо, стойностите капацитет на кондензатори В3 и В4 могат да бъдат намалени. От другата страна на кондензатор C3 се препоръчва да се свърже тример кондензатор С5.

От диаграмата е видно, че трябва да има голям, за да се постигне стойност на съпротивление висока мощност R3 на резистора каскада в колекторната верига на транзистора VT1. Въпреки това, реализацията на това състояние е доста сложна, тъй като в същото време е необходимо да се гарантира стабилна работа на транзистора. Това е един от недостатъците на разглежданите решения верига. Въпреки това, генераторът може да бъде конструиран с много приемливи параметри предмет на някои компромис.

При избора на стойността на резистор R3 не трябва да се забравя, че малката си стойност, докато намаляване на изходния импеданс на каскада води до намаляване на коефициента на качеството на кварцов резонатор, който работи в режим на паралелен резонанс. Увеличаване на съпротивлението на резистора R3 може да се дължи на увеличаване на захранващо напрежение. При ниско напрежение вместо резистор R3 е препоръчително да се включи газ.