Стабильность частоты генератора определяется главным образом добротностью резонансной цепи Q. независимо от того, является она ZC-конту- ром или это ЛС-цепь, как в мосте Вина. Чем больше добротность Q, тем быстрее изменяются с частотой ослабление и фаза, так что резонансная цепь препятствует изменению частоты, пока компоненты этой цепи остаются неизменными по величине. Наибольшая практическая величина Q для LС-контуров составляет несколько сотен, что подходит для большинства целей, но не годится для стандартов частоты.
Когда требуется очень стабильная частота колебаний, применяется кристаллический резонатор. Некоторые кристаллы, особенно кварц и некоторые керамики, такие как свинцово-циркониевый титанат (PZT), обладают пьезоэлектрическими свойствами, то есть они механически деформируются под воздействием электрического поля. Справедливо также и обратное: когда кристалл испытывает механическое напряжение, между его противоположными гранями возникает разность потенциалов. В результате пьезоэлектрического эффекта тонкая пластинка кварца или керамики с проводящими электродами, напыленными на ее поверхность, совершает механические колебания, когда к электродам подведено переменное напряжение. Эти колебания, в свою очередь, создают электрические сигналы, которые выглядят как противо-э.д.с., определяющая эффективный электрический импеданс кристалла. Амплитуда колебаний максимальна на резонансной частоте кристалла. Внутренние потери в кристалле очень малы, и величина добротности Q может быть очень большой, достигая 100 ООО. Диапазон резонансных частот простирается от 10 кГц до многих мегагерц, и зависит эта частота от размеров и формы кристалла.
Детальное изучение поведения кристалла показывает, что его характеристики являются комбинацией характеристик последовательного и парал-
Рис. 12.7. Стабилизированный кварцем генератор периодических колебаний для цифровых схем. В качестве усилителей используются ТТЛ-инверторы.
лельного колебательных контуров. На большей части частотного диапазона импеданс кристалла имеет емкостной характер, за исключением частот вблизи резонанса, где он падает до нуля на частоте «последовательного» резонанса, а затем взлетает до бесконечности на частоте «параллельного» резонанса. Частота параллельного резонанса всегда несколько выше частоты последовательного резонанса, но для большинства целей их можно считать одинаковыми. Из-за своего двойственного поведения при резонансе, кристалл может по-разному использоваться в петле обратной связи генератора. Одна полезная схема, генерирующая прямоугольный выходной сигнал, пригодный для логических схем и микропроцессоров, показана на рис. 12.7. Здесь в качестве усилителей используются инверторы цифровой ИС 74LS04 (аналог 555JIH1. — Примеч. перев.).
Кристаллические и керамические элементы используются не только в генераторах, но также широко применяются в полосовых фильтрах в качестве резонансных элементов. Особенно часто они встречаются в усилителях промежуточной частоты высокочастотных радиоустройств, где для получения хороших характеристик ширина полосы должна быть выдержана с высокой точностью.
Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5
- Предыдущая запись: Интегральный таймер 555
- Следующая запись: Эквивалентная схема и коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером
- БУФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЦП I (0)
- КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР C ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ (0)
- КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР C КОММУТАЦИЕЙ СИГНАЛА ПОСТОЯННОГО TOKA (0)
- КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР Il (0)
- КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР C УДВОЕНИЕМ ЧАСТОТЫ (0)
- ДЕТЕКТОР AM СИГНАЛА ЧАСТОТОЙ 455 КГЦ (0)
- УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫМ ГРАФИЧЕСКИМ ИНДИКАТОРОМ (0)