Краткий конспект лекций

Стабилизация частоты в автогенераторах

Стабильность частоты автогенераторов является одним из важ­нейших параметров, в значительной степени определяющих надеж­ность и точность работы устройств промышленной электроники. Нестабильность частоты генерируемых колебаний зависит от из­менений температуры, влажности, давления, от механических воз­действий, колебаний напряжения питания, внешних электромаг­нитных полей и других дестабилизирующих факторов. Воздействие дестабилизирующих факторов на стабильность частоты проявляется в изменении емкостей конденсаторов, индуктивностей дросселей и сопротивлений резисторов, входящих в состав колебательных контуров и RC-цепей обратных связей. Стабильность частоты авто­генераторов зависит также от паразитных емкостей и индуктивно­стей и их изменений, которые так или иначе влияют на частоту f₀.

Для уменьшения нестабильности частоты используют различные способы стабилизации частоты. Различают параметрическую и кварцевую стабилизацию частоты. Параметрическая стабилизация частоты сводится к ослаблению влияния внешних факторов на частоту генерируемых колебаний, а также к подбору элементов генератора, обеспечивающих мини малыше изменения частоты.

Кварцевая стабилизация часто­ты заключается в применении кварцевых резонаторов, что дает очень низкую нестабильность час­тоты, обычно порядка 10^-8 и ниже.

Кварцевый резонатор представ­ляет собой тонкую пластину ми­нерала (кварца или турмалина) прямоугольной либо круглой фор­мы, установленную в кварцедержателе. Как известно, кварц обладает пьезоэффектом. При сжатии кварцевой пластины на противо­положных ее гранях появляются разноименные электрические за­ряды, при растяжении пластины знаки зарядов на тех же гранях изменяются на обратные (прямой пьезоэффект). При воздействии на кварцевую пластину у переменного электрического поля в ней возникают механические упругие колебания (обратный пьезоэф­фект), приводящие, в свою очередь, к появлению электрических зарядов на ее гранях.

Таким образом, кристалл кварца представляет собой электромеханическую систему, эквивалентную электрическому колебатель­ному контуру и обладающую резонансными свойствами. В зависимости от геометрических разме­ров и ориентации среза резонансные свойства (резонансная частота) каждой пластины строго фиксированы и лежат в пределах от нескольких единиц килогерц до тысяч МГц.