Стабилизация частоты АГ

 

. Если небольшие, то

механические воздействия:

изменяется взаимное положение проводников, элементов Þ изменяются паразитные емкости и Þ

без каркасных катушках изменяется взаимное положение витков

Меры: - в АГ нежелательно применение объемного монтажа, элементы фиксируются; конструкции заменяются компацидами

- применение амортизации.

2) влажность и атмосферное давление: изменяются параметры окружающей среды: e и m, изменяют параметры паразитных емкостей и катушек.

Меры: - применяются негигроскопичные материалы, схемы покрываются влагостойкими лаками

- применяют герметизацию (прокладки и т.д.).

3) температура: изменяются геометрические размеры материала, взаимное положение элементов схемы, емкость С и паразитных элементов, и L.

Для характеристики влияния температуры вводят температурные коэффициенты частоты ТКЧ:

ТКЕ (емкости):

ТКИ: . ТКЕ и ТКИ – положительны

отрицательный у текоидовых конденсаторов. СТ. это позволяет скомпенсировать и ТКЧ » 0

Термостатирование – поддерживание температуры постоянной.

УУ – устройство управления подает сигнал на элемент, который охлаждает t0C внутри корпуса.

Д – датчик исследует t0C в корпусе.

Этот способ очень дорог.

Более простой метод: тщательный подбор С-конденсаторов и применение катушек на керамической основе, витки изготовлены методом серебра. Это стабилизирует частоту. Стабилизация частоты: 10-4¸10-5.

Добротность резонаторных систем: Q=50000.

Можно использовать вместо дискретных элементов резонаторы, и увеличивать стабилизацию частоты.

Резонаторы можно использовать на СВЧ. Для получения НЧ ставят делители частоты. Стабильность частоты сохраняется. Возможна плавная перестройка частоты.

Недостаток: АГ имеет большие габариты; резонатор – большой, стоимость его высокая, поэтому само устройство дорогое.

Наибольшее распространение получила:

Кварцевая стабилизация частоты: используются механические колебания в механических резонаторах.

Используются акустические колебания, колебания самого материала, необходимо преобразование электрических колебаний в механические и наоборот, материалы, обладающие такими свойствами, называются пьезоэлектрические (кварц, керамика на основе тетоната бария).

или

Кварц – в виде кристалла из них вырезают пластины, их обрабатывают, шлифуют, на них наносят проводящий слой (серебро), под воздействием подведенного заряда, пластина деформируется.

Пластина обладает эквивалентным сопротивлением:

(как и у последовательного колебательного контура)

r – внутренние потери кварца, L – эквивалентная индуктивность, отражает инерционные свойства кварца (Гн), C – эквивалентная емкость, отражает упругие свойства кварца. С – десятые доли пФ.

Добротность очень большая.

К пластине подводят питание – кварцодержатели, они не должны ухудшать добротность и не мешать колебаниям.

С0 – емкость кварцодержателя.

Кварцевая пластина с кварцодержателем, помещается в баллон называемый кварцевым резонатором (КР). Баллон герметизируется или заполняется инертным газом (для уменьшения степени окисления контактов, уменьшения старения материала, для улучшения теплообмена пластин и окружающей среды).

Кварцевый резонатор – усложненный параллельный контур.

C0>>C, C – емкость кварца, С0 – единицы пФ, С – десятые доли пФ.

Частота последовательного резонанса всегда меньше частоты параллельного резонанса.

Поведение: на частоте параллельной частоте резонанса RОС большое; реактивное сопротивление кварца на w0 равно 0,

На w0<w - емкостной характер,

на w<w1 – емкостной характер

на w1<w<w0 – индуктивный характер.

1) т.к. вблизи крутизна индуктивности высока. То кварцевый резонатор можно использовать как индуктивность.

.

Поэтому кварцевый резонатор можно ставить в трёхточечных схемах вместо индуктивности. Это класс осциляторных схем.

2) Можно использовать кварц как фильтр на частоте последовательного резонанса.

3) Использование частоты параллельного резонанса в чистом виде.

Как параллельный контур в чистом виде КР не используется. Схемы, используемые последовательным резонансом, широко применяются

Осцилляторные схемы. Кварц вставляется в трехточку вместо L.

 

1)

Из этих схем наиболее распространёнными являются а) и б). Преимущество схемы б) - кварц стоит в низковольтной цепи, поэтому с течением времени меньше подвергается старению.

 

Ср – чтобы поступающее напряжение не воздействовало на кварц.

2) последовательный резонанс используется для построения фильтровых и мостовых схем.

За основу берётся трёхточка АГ.

Кварцевый резонатор вставляется в разрыв контура и активного элемента.

Схема будет работать на той частоте, на которой контур подключается к активному элементу.

Схемы б) и в) практического применения не нашли.

Принципиальная схема.

Используется последовательный резонанс в цепи ОС.

Схема Батлера.

 

В цепь ОС вставляется кварцевый резонатор. Цепь замкнута на частоту последнего резонатора. Достоинства: поскольку выходное сопротивление схемы с ОК мало и входное сопротивление схемы с ОБ, то в схеме наблюдается оптимальное согласование каскадов между собой и с КР. Стабильность частоты 10-6¸10-7. схемы работают до 200 МГц, с увеличением частоты используются однотранзисторные схемы (т.к. с увеличением частоты, второй транзистор вносит фазовое изменение).

Таким образом

 

 

мостовые схемы

мост в состоянии несбалансированности. Стабильность частоты – 10-8. в схеме автоматически учитывается старение кварца.