3.6 Cтабілізація частоти вихідних коливань в автогенераторах

Стабільність частоти автогенераторів є одним з найважливіших параметрів, яка значною мірою визначає надійність і точність роботи пристроїв промислової електроніки. Нестабільність частоти генерованих коливань залежить від змін температури, вологості, тиску, від механічних дій, коливань напруги живлення, зовнішніх електромагнітних полів та інших дестабілізуючих факторів. Діяння дестабілізуючих факторів на стабільність частоти викликають зміну ємностей конденсаторів, індуктивностей дроселів і опорів резисторів, які входять до складу коливальних контурів і RС-кіл зворотного зв'язку. Стабільність частоти автогенераторів залежить також від паразитних ємностей та індуктивностей і їх змін, які так або інакше впливають на частоту і які потрібно враховувати при розрахунках і настройці автогенераторів.

Вплив температури позначається на змінах лінійних розмірів котушок і конденсаторів. Так, з підвищенням температури лінійні розміри зазначених елементів змінюються, що призводить до зміни ємності та індуктивності коливального контуру відповідно на і .

Відносну зміну ємності конденсатора при зміні температури на 1°С називають температурним коефіцієнтом ємності (ТКЄ). Він може бути як позитивним, так і негативним. Наприклад, керамічні конденсатори виготовляють як з позитивним, так і негативним ТКЄ біля 1/°С. Відносну зміну індуктивності котушки при зміні температури на 1°С називають температурним коефіцієнтом індуктивності (ТКL). У кращих за термостабільністю котушок ТКL має значення 1/°С . При зміні температури змінюється і опір резисторів. Відносну зміну опору резистора при зміні температури на 1°С називають температурним коефіцієнтом опору (ТКО). Він також може бути позитивним і негативним. У лінійних вуглецевих резисторів широкого застосування ТКО негативний і має значення 1/°С. . Металізовані резистори широкого застосування, наприклад, типу С2-23, мають позитивний ТКО близько 1/°С .

Треба зазначити також, що на нестабільність генерованої частоти, яка викликана зміною температури, дуже впливає зміна параметрів транзисторів.

Нестабільність частоти автогенераторів оцінюють коефіцієнтом відносної нестабільності , де – робоча (номінальна) частота автогенератора;

– відхилення частоти від робочої.

Коефіцієнти відносної нестабільності визначають за формулами:

для LС-автогенераторів

для RС-автогенераторів

де – прирости відповідно індуктивностей котушок, ємностей конденсаторів і опорів резисторів, викликаних дією дестабілізуючих факторів.

Для зменшення нестабільності частоти використовують параметричну та кварцову стабілізацію частоти.

3.6.1 Параметрична стабілізація частоти

Параметрична стабілізація частоти зводиться до зменшення впли­ву зовнішніх факторів на частоту генерованих коливань, а також до підбору елементів генератора, які забезпечують мінімальні зміни частоти. Для зменшення впливу температури на зміну ємності конденсаторів і опору резисторів в автогенератор включають конденсатори та резистори з негативними і позитивними ТКЄ та ТКО. Зниження впливу температури на індуктивність котушок досягається за рахунок застосування спеціальних матеріалів для каркасів котушок. Для уникнення впливу температури на параметри транзисторів в окремих випадках автогенератори вміщують у термостат.

Зменшення впливу механічних ударів і вібрації досягається за­стосуванням масивних корпусів (шасі), на яких кріплять деталі автогенератора, амортизуючих прокладок з губчатої гуми, спеціаль­них підвісок та ін. Друкований монтаж і використання проводів індуктивних котушок, які впікають у кераміку, практично повністю виключають вплив механічних дій. Параметрична стабілізація дозволяє зменшити нестабільність до .

Для зменшення дії зовнішніх електромагнітних полів автогенератори звичайно повністю екранують. Застосування стабілізаторів напруги виключає вплив на частоту коливань напруги живлення.