Достоинства фильтровых схем КАГ:
• обеспечивают в 10-100 раз лучшую стабильность частоты при изменении UПИТ (меньше влияние межэлектродных емкостей) ;
• более высокое напряжение UНАГР при меньшей PКвР;
• при компенсации емкости С0 обеспечивает работу на гармониках до 13 (до 300 мГц);
• менее критичны к величине rКВ. Достоинства осцилляторных схем КАГ:
• простота и экономичность (схема принципиально не возбуждается, если КвР не проявляет пьезоэффекта, если КвР заменен С, или замкнут накоротко)
По относительной нестабильности частоты фильтровые и осцилляторные схемы КАГ примерно сопоставимы.
13
Управление частотой и коррекция частоты КАГ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
LКВ |
4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
КВ |
|
|
|
CУ C0 |
CКВ |
LУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
||
|
rКВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CУ |
LУ |
CВ LКОР ± |
2 |
3 |
в |
|
|
|
|
|
LКОР= СВ средн |
Варианты подключения управляемых реактивностей к КвР и их влияние на частоты резонансов.
Разность частот КВ =ω2- ω1 мала.
/ КВ =(ω2- ω1)/ ω1 СКВ С0=
=10-3-10-4.
Изменение частоты КАГ возможно в пределах / Г <0.3 / КВ .
Варианты подключения реактивностей СУ или LУ к КвР (а) и их влияние на частоты резонансов (б) показаны на рис.
Для увеличения КВ (например,
при ЧМ КАГ) целесообразен вариант 3 - LУ последовательно с КвР.
Управляемую индуктивность образуют последовательным соединением подстроечного конденсатора С1 или варикапа СВ и
индуктивности LКОР (в). |
14 |
|
|
|
|
Подавление ненужных колебаний КАГ |
||
|
|
СБЛ |
С |
|
Компенсация (нейтрализация) емкости С0 КвР: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
КвР |
2 |
L |
Схема одна из самых ВЧ, на обертонах - до 300 МГц. |
|
|
|
С1 |
||||
|
|
|
||||
RЭ |
|
|
СБЛ |
+ЕК |
Индуктивность L |
предназначена для компенсации |
R |
|
LКОМП |
комп |
|
||
2 |
R |
|
С0. Последовательный резонанс. |
|||
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
||
Селекция по амплитуде: fL1C1 = fкв, контур L1C1
настраивается на первую гармонику и является для нее малым сопротивлением. Для третьей гармоники L1C1 имеет индуктивный характер сопротивления. амплитудное соотношение выполняется лишь на нужной частоте.
Внесение потерь на ненужных частотах: R1 выбирается из условия обеспечения
максимальных потерь, вносимых на fn-2 (n - номер гармоники, на которой надо возбудить генератор). R1 = (1-3) /2πfn-2Cпосл, Cпосл= C1C2/(C1+C2). 15
Некоторые схемы КАГ
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
R1 |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
R1 |
L1 |
|
|
C4бл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VT |
C3бл |
|
|
C1 |
VT |
|
VT |
L2 |
C2 |
|
|
|
|
L |
C3бл |
||||
|
|
|
C1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
C1 |
R2 |
|
|
K |
|
K R2 |
|
|
|
K |
R2 C2 |
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
бл |
|
R3 |
|
C3 |
|
|
C2 |
R3 |
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
До 100 МГц |
|
||
|
Емкостная трехточка |
КАГ, в котором КвР |
|
|
|
||||||||
|
|
Последовательный резонанс |
|||||||||||
|
по схеме с ОБ |
|
|
используется на |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Схема с кварцем в контуре |
||||||||
Схема, одна из самых ВЧ, на |
параллельном резонансе . |
|
|||||||||||
|
rКВ<<RШ ПАР С0), |
||||||||||||
гармониках |
- |
до |
300 |
МГц. |
|
|
|
|
|
||||
L2 для компенсации С0. |
|
|
|
|
|
ПАР – частота контура, |
|||||||
Последовательный резонанс. |
|
|
|
|
|
образованного L, С1, С2 и С0 |
|||||||
+ЕК |
СБЛ |
|
|
|
СР |
|
|
Двухкаскадная фильтровая схема Батлера |
|||||
|
|
L |
С2 |
|
|
До 100 МГц. Возбуждаются даже |
|||||||
|
R1 |
|
R3 |
|
|||||||||
|
|
С1 |
LКОМП |
|
высокоомные кварцы. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
До 10 МГц вместо L1C1С2 можно ставить R, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
VT1 |
|
|
VT2 |
с 20-30 МГц необходимо компенсировать |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
RЭ1 |
|
|
|
Выход |
емкость С0. |
|
|
|
|
|||
|
С |
|
СР |
КвР R4 |
RЭ2 |
|
|
|
|
||||
|
БЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17
+ЕА |
|
|
С |
СБЛ |
+ЕК |
СБЛ |
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
|
L |
С2 |
|
|
|
|
|
||||
L |
|
Р |
|
|
Р |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
С1 |
|
|
|
R |
|
R1 |
С1 |
|
|
|
R3 |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
СНЕЙТР |
V2 |
|
|
VT1 |
С |
НЕЙТР |
|
|
VT |
2 |
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Выход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RЭ1 |
СР |
|
|
R4 |
RЭ2 |
Выход |
||
|
RК1 |
СР |
КвР |
RС |
RК2 |
СБЛ |
КвР |
|||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
Двухкаскадная фильтровая схема Батлера с компенсацией емкости С0. Одна из лучших схем КАГ. При реализации её на лампах превосходит по стабильности частоты большинство известных схем. Применяется до 200 Мгц.
Схема КГ на биполярном транзисторе, работающая на 5-ой гармонике КвР.
18
Кварцевые генераторы на цифровых элементах.
200…500 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
КвР |
R1 |
10…20 МОм |
|
|
|
|
|
|
КвР |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
R2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50…500 кОм C1 |
C2 |
C1 |
- |
+ |
C2 |
|
а) |
|
б) |
|
+ |
- |
|||
|
|
|
|
|||||
Кварцевые генераторы на цифровых элементах: |
Эквивалентная схема КАГ |
|
на инверторе структуры |
||
- на ТТЛ; б) – на КМОП |
||
КМОП |
||
|
Работа цифровых схем с КвР подобна работе с емкостью, только заряд конденсатора будет резонансным, а частота колебаний будет определяться только параметрами кварцевого резонатора.
В схеме б) КвР выполняет роль индуктивности, образуя с конденсаторами С1, С2 колебательный контур с резонансной частотой ω1. Инвертор и контур обеспечивают
сдвиг фаз 1800 каждый. Для подстройки частоты С1, С2 могут быть переменной емкости . Широко применяется в тактовых АГ, часовых микросхемах и др.
Стабильность частоты КАГ на цифровых и аналоговых микросхемах хуже (из-за простоты схемы и импульсного режима работы), чем КАГ на транзисторах, но
достаточна для широкого применения ( f/f~10-5). |
19 |
Тактовые генераторы используются в микропроцессорных устройствах управления, компьютерах, вычислительных комплексах. К стабильности предъявляются не очень высокие требования. Рабочая частота – до сотен МГц, совместимость с цифро- 21 вой логикой, экономичность.