Кварцевая стабилизация частоты

Данный способ стабилизации основан на применении вместо - контуров кварцевого резонатора, что позволяет снизить нестабильность частоты автогенератора до (отклонение частоты на от генерируемой ). Кварцевый резонатор (кварц) представляет собой помещённую в кварцедержатель тонкую прямоугольную пластинку минерала кварца, грани которой определённым образом ориентированы по отношению к осям кристалла. Как известно, кварц обладает прямым и обратным пьезоэлектрическим эффектом (пьезоэффектом). Из курса физики известно, что прямой пьезоэффект возникает при механическом сжатии или растяжении кварцевой пластинки и сопровождается появлением на её противоположных гранях электрических зарядов.

При воздействии на кварцевую пластинку переменного электрического напряжения в ней возникают упругие механические колебания (обратный пьезоэффект), приводящий, в свою очередь, к появлению электрических зарядов на гранях пластинки. Кварц можно рассматривать как электромеханическую колебательную систему и сравнивать её свойства с обычным колебательным - контуром (рис.11).

а) б)

Рис.11. Кварцевый резонатор:

а) – эквивалентная схема; б) – зависимость реактивного сопротивления от частоты

Добротность кварцевого резонатора достигает сотен тысяч, в то время как у колебательного контура она не превышает 300... 400. Механическая прочность и слабая зависимость частотных свойств от температуры обуславливает высокую эталонность частоты кварцевых резонаторов. При расчётах кварцевый резонатор представляют эквивалентной схемой (рис.11, а), в которой элементы , и характеризуют соответветственно индуктивность, ёмкость и омические потери собственно кварца. Ёмкость отражает наличие кварцедержателя. Зависимость реактивного сопротивления кварцевого резонатора от частоты приведена на рис.11, б. Она имеет два резонанса: последовательный на частоте и параллельный на частоте . Последовательный резонанс обеспечивают элементы и , определяющие резонансную частоту кварца

................................. (23)

Параллельный резонанс в устройствах с кварцевым резонатором практически не используется.

Чаще всего кварц в - генераторах применяют в качестве индуктивности (рис.12, а), что упрощает конструкцию, а также уменьшает мощность, рассеиваемую в резонаторе.

На рис. 12, б изображена упрощенная схема -генератора с мостом Вина, в котором в качестве одного из резисторов включён кварцевый резонатор, работающий в режиме резонанса напряжений. Для того чтобы резонансная частота кварца совпадала с квазирезонансной частотой моста Вина, сопротивление резистора подбирают равным резонансному активному сопротивлению кварца Цепь отрицательной ОС с терморезистором , включённая между выходом и инвертирующим входом ОУ, компенсирует температурные изменения резонансного сопротивления кварца, стабилизируя тем самым амплитуду выходных колебаний автогенератора. Отметим, что подстройку частоты в принципиальной

электрической схеме данного автогенератора осуществляют с помощью

конденсаторов. Для этого обычно используют полупроводниковую ёмкость – варикап.

а) б)

Рис.12. Схемы кварцевых автогенераторов:

а) – кварц – аналог индуктивности;

б)– кварц включён в мост Вина в качестве сопротивления.

---

Дата добавления: 2015-07-15