Генератор синусоидальных колебаний на интегральных микросхемах (имс).

Основным элементом является ИМС. Кольцевое соединение трех инверторов DD1.1 -DD1.3 представляет собой неустойчивую структуру, склонную к возбуждению на максимальной рабочей частоте. Резистор R1 задает рабочую точку ИМС вблизи порога благодаря наличию двух транзисторно – транзисторных логик (ТТЛ) схем “мертвой” зоны (диапазона напряжения между

порогами логического. 0 и логической 1) ИМС переходит в активный режим. Контур L₁ создает условие для возбуждения на собственной резонансно частоте. Добротность контура большого значения не имеет. Выходной сигнал можно внимать как с катушки L₁, так и с C₁. Однако лучше снимать с катушки, в этом случае емкость нагрузки оказывает минимальное влияние на рабочую частоту. Устройство работает с любыми инверторами ТТЛ и ТТЛШ (транзисторно – транзисторная логика с диодами Шоттки) серий. КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) структуры практически не работают.

Стабилизация частоты и амплитуды автоколебаний.

Частота (f) колебаний автотрансформатора определяется режимом его работы и параметрами контура. В процессе работы генератор подвергается различным воздействиям (изменение температуры, напряжения, влияние других усилительных каскадов) вызывает изменение f. Уменьшение влияния этих факторов достигается параметрической и кварцевой стабилизацией. Параметрическая стабилизация f осуществляется подбором элементов схемы (C. L. R. VT) параметры которых в течении работы изменяются мало. Температурное влияние уменьшается с помощью температурной герметизации контуров в специальных термостатах и использовании конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), компенсирующих изменение емкости других элементов схемы. Влияние колебаний питающих напряжений снимают, применяя стабилизаторы тока и напряжения. Электромагнитные влияния ослабляют рационально размещая элементы схемы и экранируя их.

Кварцевая стабилизация – наиболее эффективный способ повышения устойчивости f генераторов основанная на применении в схемах кварцевых пластин с сильно выраженным пьезоэффектом. Если к пластине кварца приложить переменное напряжение, то она испытывает периодические механические деформации, что в свою очередь вызывает появление электрических зарядов на ее гранях. В результате в цепи протекает переменный ток, имеющий две составляющие. Реактивный ток I_с проходит через емкость, образованную металлическими пластинами кварцедержателя. Ток кварца обусловлен наличием пьезоэффекта и зависит от f приложения напряжения. Когда f подведенного переменного напряжения совпадает с собственной f механических колебаний кварца, наступает резонанс, при котором амплитуда колебаний будет максимальной. При этом пьезоток будет небольшим, а фаза совпадает с фазой приложенного напряжения.

Существует два типа схем с кварцевыми резонаторами.

Осцилляторные. Используют свойство кварца сохранять индуктивный характер сопротивления в узком интервале f (между f последовательного WK1 и параллельного WK2 резонанса). Осцилляторные схемы выполняются по типу “трехточек”. В них кварц включается в такие участки схемы, где R для выполнения фазового условия должно иметь L характеристики.

Схемы с затягиванием. В состав колебательной схемы кроме кварца включается катушка L или дополнительный контур. Поэтому колебания в схеме возможны даже при емкостном характере сопротивления кварца. При работе с затягиванием на f автоколебаний влияют параметры схемы генератора, поэтому их применяют реже осцилляторных.

Схемы, в которых применяется компенсация статической емкости кварца называют компенсационныи.

Стабилизация амплитуды осуществляется использованием нелинейных элементов (микромощных ламп накаливания, терморезисторов, применение моста Вина).