пример, для К = 20-МООО м Д = 16-6000 мГн; С = 0,007-0,055 пф, г = 2-140 Ом; Со = 5-50 пФ.

Если сравнить параметры эквивалентного контура кварцевой пластины с параметрами LC-контура, то можно заметить существенное различие в их значениях. Так, и L эквивалентного контура больше Гк и / к простого контура, а емкость С , наоборот, мала. Несмотря на большое /-к, добротность эквивалентного контура кварцевой пластины по-тучается очень высокой. Это объясняется тем, что при большой индук- ивности Lk и малой емкости С получается очень больгиое характеристическое сопротивление контура Za = ] /L /C , а следовательно, и доб-;ютность контура Q = Zc/Vk-

У кварцевых резонаторов высокостабильных rt.iepaTopoB добротность может достигать нескольких миллионов.

Кварцевый резонатор в соответствии со схемой рис. 7.3, б имеет дье резонансные частоты: частоту последовательного резонанса - = 1 LkC и частоту параллельного резонанса

Рис. 7.4

Поскольку емкость последовател! иого соединения С и Со меньше емкости Ск, то о > Однако С <С Со п их последовательное соединение в основном определяется емкостью Ск. Таким образом, (й st;a>K. Обычно разность частот тд-о) составляет величину порядка от нескольких сотен до дзух-трех тысяч герц. Отметим, что частота т более стабильна, чем со , так как (о зависит от изменяющейся емкости кварцедержателей Со и внешиих емкос1ей генератора.

Эквивалентное сопротивление контура кварцевого резонатора (рис, 7.3, в) = Гек + /Хек. где гк И Х - активная и реактивная составляющие эквивалентного сопротивления ZgK. Зависимости /-дк (ш) и Хек ( ) показаны на рис. 7.4. Из этого рисунка видно, что при частотах резонанса азд и Шк сопротивление Xjk = 0. Кроме того, в интервале частот от (Oj, до от сопротивление Хэк имеет индуктивный характер, т. е. кварцевый резонатор нредставляе! собой индуктив-

!ЮСТЬ.

Поскольку емкость С влияет на резонансную частоту и ее стабильность, к конструкциям металлических электродов и кварцедержателей предъявляют ряд требований. Так, конструкция кварцедержателей должна: 1) обеспечивать постоянство емкости Со (величина емкости должна быть по возможности малой); 2) не затруднять механических колебании кварцевой пластины, т. е. не увеличивать сопротивление потерь эквивалентного контура; 3) не препятствовать охлаждению кварцевой пластины

Ii!4

§ 7.3. Кварцевые автогенераторы

- +

Рис. 7.5

Включение кварцевого резонатора в схе.му автггеиерагора повышает стабильность его частоты при воздействии дестабилизирующих факторов. По этой причине в современных передатчиках в качестве опорных генераторов используют кварцевые автогенераторы.

Усилительным элементом в современных кварцевых автогенераторах обычно является транзистор, что обусловлено его малыми габаритами и массой, небольшой потребляемой мощностью, высокой надежностью и мгновенной готовностью к работе.

Схемы кварцевых автогенераторов классифицируют в зависимости от рабочей частоты а о, - а о), места включения в схему и характера сопротивления (индуктивное, минимальное и активное) квариевого резонатора.

По характеру сопротивле ния резонатора схемы квар цевых автогенераторов под-)азделяют на две группы. < первой группе относят схемы, в которых резонатор выполняет функцию одного из индуктивных сопротивлений

трехточечной схемы (см. § 6.4), ко второй - схемы, в которых резонатор включен последовательно в цепь ОС. При этом генератор ле) че всего возбуждается на частоте, на которой резонатор имеет мини\1альное активное сопротивление, что соответствует наиболее глубокой ОС. Практикуется включение в колебательный контур генератора резонатора, работающего на частоте последовательного резонанса.

При построении генераторов первой группы (осцилляторпых генераторов) используют индуктивный характер сопротивления резонатора в диапазоне частот от а ц до оз (рис. 7.4), т. е. то что резонатор эквивалентен катушке с высокой добротностью, индуктивность которой сильно зависит от частоты. Следовательно, резонатором может быть замещена одна из индуктивностеи трехточечной схемы автогенератора (с-м. рис. 6.7). Резонатор можно включать между базой и коллекторо.м транзистора в автогенераторе, собранном по схеме емкостной трехточки, а также между базой и эмиттером, коллектором и эмиттером в автогенераторе, собранном по схеме индуктивной трехточки. Практическое применение нашли генераторы по схеме е\жогтной трехточки. Принципиальная схе.ма такого генератора по высокой частоте (без учета цепей питания) показана на рис. 7.5, а.

Отметим два момента, характерных для работы автогенератора схемы рис. 7.5, а. Во-первых, неисправность или шунтирование резонатора, а также обрыв в его цепи приводят к срыву генерируемых колебаний, что само по себе полезно, поскольку исключается работа генератора без кварцевого резонатора. Во-вторых, на резонаторе создается достаточно большое ВЧ-напряжепие, вызывающее его нагрев, что

Выход

Рис. 7.6

снижает стабильность генерируемых колебаний. По этой причине кварцевые автогенераторы выполняют по возможности маломощными.

Одна из возможных практических схем транзисторного кварцевого автогенератора, собранного по схеме емкостной трехточки, показана иа рис. 7.5, б. Кварцевый генератор возбуждается на частоте, близкой к частоте последовательного резонанса (л. Для коррекции частоты предусмотрена катущка Ь, включаемая последовательно с резонатором. Рабочая точка транзистора определяется сопротивлениями R, R2 а Rs. Конденсаторы Q и Cj совместно с резонатором Кр и катушкой Ь образуют схему емкостной трехточки (рис. 7.5, а). Конденсаторы Q и С5 - разделительные.

При работе на частотах выше 15- 20 МГц резонатор имеет толщину 0,1 - 0,2 мм, что трудно реализуемо и ограничивает максимально возможную частоту. На более высоких частотах резонаторы могут работать на гармониках механических колебаний кварцевой пластины. Известно, что кварцевая пластина при колебаниях по толщине может совершать колебания на гармониках механических колебаний. При этом можно получить более высокую генерируемую частоту. Установлено, что потери резонатора на некоторых гармониках (третьей, пятой) меньше, чем потери на основной гармонике. Это означает, что добротность кварцевого резонатора на третьей и пятой гармониках более высокая, что дает возможность получить более высокую стабильность генерируемой частоты. Кроме того, в автогенераторах с /<; 15 мГц можно обеспечить более точное значение номинала генерируемой частоты, что особенно важно для эталонных кварцевых генераторов.

Схема автогенератора, работающего на заданной механической гармонике кварцевой пластины, на рис. 7.6 аналогична схеме генератора на рис. 7.5, б; отличием является включение в цепь между коллектором и эмиттером транзистора колебательного контура, собственная частота которого несколько ниже рабочей частоты резонатора. Для основной частоты и гармоник более низких, чем заданная, контур ZijCa представляет собой индуктивное сопротивление. При этом условия самовозбуждения не выполняются и колебаний в системе не возникает. Для заданной частоты гармоники контур представляет собой емкостное сопротивление; тогда схема генератора - емкостная трехточка. Для более высоких гармоник условия самовозбуждения, как правило, не выполняются. При работе резонатора на гармониках механических колебаний емкость С (см. рис. 7.3, б) эквивалентного последовательного контура становится небольшой, при это.м начинает сказываться шунтирующее действие емкости между выводами резонатора Со- Поэто.му для получения стабильных колебаний на очень высоких частотах необходимо устранить влияние большой емкости С. Для этих целен