Кварцевые генераторы на механических гармониках.

 

С увеличением частоты, толщина кварца уменьшается и на f=20¸30 МГц, она очень тонкая.

Используют механические гармоники, пластина вибрирует на частоте кратной основной механической гармонике.

Кварц имеет эквивалентную схему параллельного контура. Необходимо учитывать. Что на четных гармониках его возбуждать нельзя (пьезо-эффект: одинаковые заряды на сторонах пластины, разность потенциала = 0).

3-я гармоника – на f= 20¸90 МГц.

5-я гармоника – на f= 60¸120 МГц.

7-я и 9-я гармоники – на f>120 МГц.

На гармониках ­ Q кварцевого резонатора, поэтому ­ стабильность частоты. Максимум Q – на 5-7 гармониках.

Необходимо решить две проблемы:

подавлять колебания на более низких гармониках: используют двухконтурные схемы

кварцевый резонатор имеет паразитную емкость кварцодержателя С₀.

С увеличением частоты проявляются падение сопротивления С₀ и контур шунтируется. Нужно снижать влияние С₀ на пластину.

 

Используется последовательный резонанс кварца для выполнения кварцевого генератора на механических гармониках

R_Э,C_Э – цепочка термостабилизации.

С_к – блокировочный конденсатор по РЧ.

Делитель для подачи смещения на базу (раб. точку).

С_б – разделительный конденсатор

Без кварца – АГ. (L, C, C₂, L₂)

C₂ L₂ настраивают на w> чем низшие гармоники кварца. На низших гармониках баланс фаз нарушен (из С®L) и колебаний не будет.

R – для не возбуждения колебаний на низших гармониках (»1кОм)

На частоте последовательного резонанса, сопротивление кварца мало, поэтому сопротивление R не влияет, т.к. оно больше, чем R_кварца.

Для устранения влияния С₀ применяют 2 способа:

компенсация емкости кварцодержателя,

нейтрализация емкости кварцодержателя.

Кварц в цепи ОС, используется последовательный резонанс. Для компенсации С₀ подключается L параллельно кварцу, нарушается питание по постоянному току и ставят разделительный конденсатор. L_ком выбирают так, чтобы с С₀ она образовывала параллельный колебательный контур. На частоте параллельного резонанса, эквивалентное сопротивление максимально, тем самым компенсируется влияние С₀ на контур пластины.

Трудность: в настройке C₀L_ком в резонанс.

Неточности настройки не очень сказываются на работе, т.к. гладкая R_ое.

Схема нейтрализации С₀.

Кварц включается в мост емкостной.

С_N – нейтрализующий конденсатор, его настраивают = С₀. тогда С₀ не влияет.

В т.1 и 2 – противофазный сигнал, вызывает в С₀ и С_N противофазные токи, они в базе компенсируются С₀ исчезает.

Недостаток: сложность настройки.

Нейтрализует выходную емкость коллектора - С_KN.