1.3.2. Сравнительная характеристика основных схем кварцевых автогенераторов

Широко используемые на практике схемы автогенераторов с кварцевой стабилизацией, несмотря на их многообразие, можно разбить на две большие группы. К первой группе схем относятся те, в которых КвР включается вместо одного из двухполюсников Z1, Z2 или Z3 в обобщенной трехточечной схеме АГ (рис. 1.3). Это так называемые осцилляторные схемы. В них эквивалентное сопротивление КвР должно носить индуктивный характер, а выход резонатора из строя приводит к срыву колебаний, поскольку невозбужденный КвР имеет емкостный характер эквивалентного сопротивления. В осцилляторных схемах частота генерации удовлетворяет условию, где – частота параллельного резонанса.

Из осцилляторных схем наибольшее практическое применение находит схема с КвР между коллектором и базой транзистора, построенная на основе емкостной трехточечной схемы, или схемы Клаппа. Высокая стабильность частоты этих схем обусловлена как меньшим шунтированием КвР самим транзистором, так и тем, что высшие гармоники в базовом коллекторном напряжениях ослабляются конденсаторами С1 и С2. Последнее препятствует дополнительному увеличению фазового угла средней крутизны. Oдна из возможных схем такого АГ приведена на рис. 1.4.

Рис. 1.4

Во вторую группу схем можно включить схемы с КвР в цепи обратной связи и схемы с КвР в контуре. Во всех этих схемах, как правило, помимо КвР имеется обычный колебательный контур, обеспечивающий выполнение условий самовозбуждения. Отличительной особенностью схем второй группы является то, что в них КвР используется как высокодобротный последовательный контур. Схемы с кварцем в цепи обратной связи могут быть получены из схемы на рис. 1.3 при включении КвР в одну из ветвей, соединяющих колебательный контур с эмиттером или базой транзистора, а схемы с кварцем в контуре - включением КвР последовательно с одним из двухполюсников Z1, Z2 или Z3. В обеих схемах генерация происходит на частотах, близких к частоте . И в том и в другом случае за основу берется емкостная трехточечная схема, позволяющая получить наибольшую стабильность частоты.

Один из широко применяемых вариантов схемы с КвР в цепи обратной связи представлен на рис. 1.5, а схемы с КвР в контуре - на рис. 1.6.

Схема на рис. 1.4 обладает наибольшей ста-бильностью частоты, но может быть использована только при работе на основной частоте. Кроме того, в ней, как уже указывалось, частота гене-рации должна быть несколько выше, чем. Схемы на рис. 1.5 и 1.6 могут применяться как при работе на основной частоте, так и на высших механических гармониках. Частота генерируемых колебаний должна лежать в достаточно узкой окрестности частоты .

В схемах второй группы принципиально возможно возбуждение колебаний нестабилизиро-ванных КвР за счет шунтирующего действия емкости кварцедержателя . Для подавления таких колебаний резонатор шун-тируется либо резистором , значение которого определяется соотношением , либо катушкой индуктивности . Ее номинал выбирается из условия , где . Нестабильность частоты, обусловленная изменением параметров транзистора и колебательной системы, в АГ, выполненном по схеме на рис. 1.5, ниже, чем в схеме на рис. 1.6.

Выходная мощность автогенераторов, построенных по схемам на рис. 1.4 и 1.6 обычно не превышает (0,1...0,5) мВт, а по схеме на рис. 1.5 – (1...5) мВт. Нестабильность частоты, вызванная изменением температуры окружающей среды, во всех АГ обусловлена КвР и практически одинакова.