Кварцевые генераторы

December 27, 2011 by admin Комментировать »

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

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты