4.3. Осциляторні схеми кварцових генераторів.

Для побудови осциляторних схем кварцових генераторів (КГ) ре­зонатор використовують як високоеталонну індуктивність на частоті, близькій до ω_пар, в трьохточковій схемі. При цьому кварц може бути розміщений між різними електродами транзистора (рис.4.4).

Осциляторні схеми, де кварц ввімкнений між базою і емітером (затвором і витоком) транзистора (рис. 4.4а) має відповідно побудові трьохточкової схеми між базою і колектором (затвором і стоком) ємність С, а між колектором і емітером (стоком і витоком) індук­тивність L. Ще раз нагадаємо, що в трьохточковій схемі АГ реактивності розміщені відповідним чином незалежно від заземленого електрода транзистора, тому приведені по змінному струму схеми КГ не мають заземленого електрода транзистора. Схема КГ з джерелом жив­лення для схеми на ПТ з загальним стоком має схему автоматичного зміщення R_в C_g, нульовий потенціал затвору реалізується опором R_з а через індуктивність L проходить струм витоку ПТ. Необхідно відзначити, що в схемі на БТ кварц ввімкнений між базою і емітером, зашунтований низьким опором переходу, тому всі еталонні властивості кварцу тут не використовуються і схема практичного значення не має.

Рис. 4.4.ОсциляторнІ схеми кварцових генераторів.

Найбільш популярні осциляторні схеми КГ, де кварц ввімкнений між базою і колектором (затвором і стоком), тому що по принципу побудови трьохточкового АГ дві інші реактивності - це ємності С1 і С2. Це так звана безіндуктивна схема КГ (рис.4.4б), де, як видно, індуктивність коливальної системи відсутня, Приведена практична схема КГ на БТ з загальним емітером з використанням загороджуючого дроселя L_др в схемі живлення і резистивним дільником R1, R2 для подачі живлення бази.

На (рис. 4.4в) приведені осциляторні схеми, де кварц ввімкнений між колектором і емітером (стоком і витоком) і практична схема КГ на ПТ з загальним витоком.

Осциляторні схеми КГ мають високу стабільність частоти генерації і їх робоча частота дорівнює частоті кварцу. Пов'язано це з тим ще, хоча коливальна система автогенератора, окрім кварца, має індуктивність L і ємність С, її резонансна частота фактично дорівнює власній частоті кварцу. Це пояснюється тим, що ввімкнені послідовно з L_кв різні L , а з ємністю кварца С_кв різних С фактично не впливає на резонансну частоту коливальної системи, оскільки L_кв>> L а С_кв<< С. Тому в осциляторній схемі КГ, яка є трьохточковою схемою автогенератора, індуктивність L і ємність С необхідні лише для виконання умови генерації, тобто, peaлізації умов балансу фаз і амплітуд. Приведені вище осцилятори схеми, як правило, мають частоту першої механічної гармоніки.

Двоконтурні осциляторні схеми КГ широко використовуються в схемотехніці радіопередавачів, оскільки дозволяють здійснити генерацію не тільки на першій, а і на вищих механічних гармоніках кварцу.

Принцип побудови двоконтурних осциляторних схем ідентичний по будові звичайним двоконтурним схемам АГ в залежності від заземлення електрода транзистора перш за все вмикається прохідна ємність тран­зистора, а між відповідними електродами транзистора вмикається пара­лельний контур і кварц, який обов'язково виконує роль еквівалентної індуктивності як коливальна система (формально - другий контур). Сформувати таку двоконтурну осциляторну схему стараються так, щоб паралельний контур був ввімкнений на виході схеми, що створює зруч­ність для зняття вихідної напруги. Крім того, параметри паралельно­го контура можуть бути в процесі настроювання змінені так, щоб його власна резонансна частота була близька до частоти механічного резо­нансу кварцу (нагадаємо, що паралельний контур в схемі виконує роль еквівалентної індуктивності чи ємності). Тому, змінюючи параметри контура, можна виділити механічні гармоніки кварцу вищого порядку. Приклади побудови двоконтурних осциляторних схем приведені нижче.

В схемах двоконтурних осциляторних генераторів з загальним емітером (витоком) принцип побудови такий (рис. 4.5) : прохідною ємністю в такій схемі є ємність С_кб(зс) вихідний паралельний контур, який виконує роль еквівалентної індуктивності L_екв , ввімкнений між колектором і емітером (стоком і витоком), а кварц - між базою і емітером (затвором і витоком).

Рис. 4.5. Двоконтурні осцилятори схеми при ввімкненні

транзисторів з загальним емітером (витоком).

На рис. 4.5 а,б зображені двоконтурні осциляторні схеми на БТ і ПТ. Необхідно сказати, що схема на БТ не може бути використана на практиці, оскільки кварц, ввімкнений між базою і емітером, втра­чає всі еталонні властивості, бо зашунтований малим опором база-емітер. В практичних схемах може бути використана схема на ПТ, бо ка­нал затвор-виток має великий опір (рис. 4.5в). Тут опір R_з реалізує нульовий потенціал затвору при наявності схеми автоматичного зміще­ння R_в C_в в колі витоку. А вхідний контур ввімкнений в стокове коло, з якого знімається U_вих. В схемах двоконтурних осциляторних гене­раторів з загальною базою (загальним затвором) принцип побудови такий: прохідною ємністю є С_ке(св), кварц повинен бути ввімкнений між базою і колектором (затвором і стоком), оскільки ввімкнення кварца між іншими електродами не дає можливості сформувати, трьохточкову схему; паралельний контур, який виконує роль еквівалент­ної ємності, ввімкнений між базою і емітером (затвором і витоком).

Рис. 4.6. Двоконтурні осциляторні схеми при ввімкненні

транзисторів з загальною базою (з загальним затво­ром).

На рис. 4.6 а,б зображені схеми для змінної складової струму. Необхідно зауважити, що паралельний контур, який ввімкнений між ба­зою і емітером (затвором і витоком) має малу добротність, оскільки шунтується малим опором транзистора при такому ввімкненні, тому такі схеми на практиці практично не використовуються. Приклад схеми на ПТ з елементами живлення зображений на рис. 4,6 в.

В схемах двоконтурних осциляторних генераторів з загальним колектором (стоком) принцип побудови такий : прохідною ємністю є С_бе(зв), кварц, як правило, ввімкнений між базою і колектором (затвором і стоком), а паралельний контур, який виконує роль еквівалентної ємності, ввімкнений між колектором і емітером (стоком і витоком). Така схема широко використовується на практиці, оскільки кварц зберігає еталонні властивості, бо ввімкнений між електродами транзистора з великим опором, а перестроєння вихідного паралельного контуру дозволяє виділити необхідну вищу механічну гармоніку кварцу.

Рис. 4.7. Двоконтурні осцилятори схеми при

ввімкненні транзисторів з загальним колектором (стоком).

На рис.4.7 а,б зображено двоконтурні осциляторні схеми для змінної складової струму, а на рис. 4.7в - схему на БТ з усіма елементами живлення.

Необхідно звернути увагу, що тут додається лише резистор R_б, який забезпечує необхідну напругу на базі БТ, тобто, схема має мінімальне число елементів, що зумовлює її широке використання.