8.3. Стабілізація частоти коливань автогенераторів

Основною характеристикою роботи автогенераторів є стабільність частоти коливань, від якої залежить точність систем керування технологічними процесами. Зміна частоти коливань зумовлюється нестабільністю напруги живлення, а також зовнішніми факторами (температурою, тиском, вологістю тощо). Ці фактори впливають на зміну ємності (АС ) чи індуктивності (AL ).

Нестабільність частоти коливань характеризується коефіцієнтом відносної нестабільності (де f_p — робоча частота автогенератора), який визначається через параметри схеми:

для LС-геиераторів

для RC- генераторів

Для зменшення нестабільності частоти використовують парамет­ричну та кварцеву стабілізацію.

Параметрична стабілізація базується на підборі елементів схеми, які маю чутливі до змін дестабілізуючих факторів. Та­ка стабілізація забезпечує нестабільність частоти 10'' .

Кварцева стабілізація базується на використанні кварцевих резонаторів, що містять пластину кварци (турмалину), вмон­товану в кварцетримач (рис. 56, а) і забезпечує нестабільність частоти 10 Відомо, що для мінералу кварца властиве явище п 'єзоефекту: при механічній дії на протилежних гранях вини­кає різниця електричних потенціалів і, навпаки, при дії змінного електричного поля виникають стійкі механічні коливання.

Отже, кварц в залежності від геометричних розмірів і кута зрізу пластини забезпечує стабільну частоту (резонансну частоту) від 1 кГц до 1000 МГц.

Вмикання кварцевого резонатора в електричну схему еквівалентно вмиканню резонансного контура (рис.56,6), де L_KB, R_KB, C_KB — пара­метри кварца, С_о — ємність кварцетримача. Практично С_о >> С_Кв, то­му С_екв С_Кв і резонансна частота такого контура, враховуючи, що R_KB має невеликий опір, визначається

На рис.57 зображено схему вмикання кварцевого резонатора в міст Віна для стабілізації частоти в ЛС-генераторі, який практично використовують як взірцевий автогенератор

Приклади до розділу

Задача 8.1. Визначити частоту гармонійних коливань LC-авпюге-нератора, якщо індуктивність і ємність LC-ланки відповідно 2 мГн, 10 пФ.

Розв'язок: Частота гармонійних коливань дорівнює

Задача 8.2. Визначити опір резистора RC—ланки автогенерато-ра гармонійних коливань з частотою 50 кГц, якщо ємність конденса­тора в цій ланці 2 нФ.

Розв'язок: Частота гармонійних коливань автогенератора до­рівнює

Звідси визначаємо опір резистора RC—ланки автогенератора

Задача 8.3. RC-автогенератор генерує сигнал частотою f₀ = 2 МГц і має частотно-вибіркову ланку з параметрами R₁ = 5 кОм, С₁ = 5 нФ, С₂ - 5 пФ. Визначити опір резистора цієї ланки.

Розв'язок: Частота коливань на виході такого автогенератора визначається за виразом

Звідки опір резистора цієї ланки дорівнює

Задача 8.4. RC—автогенератор генерує сигнал частотою = 1 МГц. Визначити опір резистора частотно-вибіркової ланки ге­нератора для забезпечення коливань частотою f₂ = 500 кГц. Опір ре­зистора цієї ланки до зміни частоти дорівнював 2кОм, ємність кон­денсатора не змінювалася.

Розв'язок: Оскільки частота коливань RC-автогенератора визна­ чається за виразом , то відношення частот генератора при незмінній ємності частотно-вибіркової ланки дорівнює Звідси обчислюємо опір резистора для забезпечення частоти коливань 500кГц

R₂ = 2R , = 4 кОм.