Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

Це означає, що мінімальний коефіцієнт підсилення, при якому задовольняється умова балансу амплітуд, також повинен дорівнювати 3.

Схема генератора з мостом Віна на основі операційного підсилювача наведена на рисунку 11.7.

Самозбудження генератора можливе при K 3 , це відповідатиме вибору відношення RЗЗ R0 2 .

263

Рисунок 11.7 – Схема автогенератора з послідовнопаралельним вибірним ланцюжком на основі ОП

11.3 Стабілізація частоти генераторів. Кварцові генератори

У процесі роботи автогенератор зазнає різних впливів, які приводять до зміни його робочої частоти. Основними причинами нестабільності частоти є зміни навколишньої температури, що приводять до змін електричних властивостей деталей схеми, зміни напруги джерел живлення, механічної вібрації і деформації деталей і т. ін. Крім того, на стабільність частоти впливають паразитні індуктивності і ємності схеми – міжелектродні ємності підсилювальних елементів, що змінюються зі зміною режиму роботи, індуктивності виводів електродів, місткості монтажу і т. д. Зменшення впливу цих чинників досягається застосуванням параметричної стабілізації частоти, яка полягає у підборі елементів підсилювача і кіл зворотного зв'язку, що забезпечують мінімальні зміни частоти, у введенні глибокого негативного зворотного зв'язку (за збереження умови балансу амплітуд), в екрануванні частотнозалежних кіл підсилювача для зменшення впливу зовнішніх електромагнітних полів і т. п. Параметрична стабілізація дозволяє знизити нестабільність частоти коливань генераторів до 10-4 – 10-5.

264

Найбільш ефективним ступенем підвищення стійкості частоти автогенераторів є кварцова стабілізація. Вона ґрунтується на застосуванні у схемі автогенератора кварцових пластинок з сильно вираженим п'єзоелектричним ефектом.

Якщо кварцову пластинку стиснути або розтягнути, то на її протилежних гранях виникають однакові за величиною, але різні за знаком електричні заряди. Величина їх пропорційна тиску, а знаки залежать від напряму сили тиску. Це явище має назву прямого п'єзоелектричного ефекту. Якщо ж до граней пластинки кварцу прикласти електричну напругу, то пластинка стискатиметься або розтягуватиметься залежно від полярності прикладеної напруги. Це явище називають зворотним п'єзоелектричним ефектом.

Цінною властивістю кварцу є дуже висока стабільність частоти механічних коливань, яка визначається геометричними розмірами кварцової пластинки і напрямом деформації. Ця властивість у поєднанні з прямим п'єзоелектричним ефектом, що перетворює механічні коливання на електричні, дає можливість використовувати кварцові пластинки для стабілізації частоти автогенератора. Еквівалентна схема кварцової пластинки наведена на рисунку 11.8, що складається з послідовно з’єднаних елементів Lкв , Rкв , Cкв , що шунтуються ємністю C0 .

Елемент C0 характеризує ємність кристалотримача і має величину близько декількох десятків пФ. Ємність кварцу Cкв мала (зазвичай має величину порядку сотих часток пФ). Індуктивність кварцу Lкв може мати величину від десятків мкГн до декількох мГн. Величина опору втрат Rкв становить зазвичай одиниці – десятки омів. Тому

добротність кварцу дуже велика – 105–106 і кварцовий резонатор має гострий резонанс.

265

Хекв

Lкв

Скв С

Rкв

Рисунок 11.8 – Кварцовий резонатор: а) умовне графічне позначення;

б) еквівалентна електрична схема; в) частотна характеристика реактивного опору

Кварцовий резонатор має дві резонансні частоти – послідовного контура посл та паралельного контура пар .

опір кварцового резонатора має ємнісний характер (рисунок 11.8 в), а на частотах вище посл і нижче пар – індуктивний характер. Тому кварцовий резонатор можна використовувати або в колі зворотного зв'язку, або як

266

індуктивний елемент гілки коливального LC-контура. Застосування кварцового резонатора дозволяє знизити

нестабільність частоти коливань, що генеруються, до значення близько 10-7. Оскільки резонансні властивості кожної кварцової пластинки строго індивідуальні, то кварцова стабілізація частоти застосовується в автогенераторах, які генерують коливання фіксованих частот, що є недоліком цих генераторів. У дуже невеликих межах змінити власну частоту коливань кварцового резонатора можна шляхом ввімкнення послідовно з ним конденсатора, який змінить частоту послідовного коливального контура.

Приклад виконання кварцового генератора на операційному підсилювачі наведено на рисунку 11.9.

R

С DA1

Uвих

BQ С2

Рисунок 11.9 – Кварцовий генератор на операційному підсилювачі

У цій схемі кварц використовують як еквівалентну індуктивність, яка разом з ємністю C2 створює послідовний

коливальний контур. На резонансній частоті послідовний контур має мінімальний опір, глибина позитивного зворотного зв'язку максимальна, тому на цій частоті виникає генерація. Для виконання балансу амплітуд на

267

частоті генерації f0 усувається негативний зворотний зв'язок. Для цього елементи C1 і R вибирають такими, щоб виконувалася умова

Для стабілізації режиму ОП охоплений глибоким негативним зворотним зв'язком за постійним струмом.

268

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Схемотехніка електронних систем: підручник : у 3 кн. Кн 1. Аналогова схемотехніка та імпульсні пристрої / В. І. Бойко, А. М. Гуржій, В. Я. Жуйков та ін. – К. : Вища школа, 2004. – 366 с.

О. М. Кобяков, М. М. Ляпа, В. М. Лисенко та ін. – Суми :

СумДУ, 2007. – 209 с.

4.Гусев В. Г. Электроника / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. – М. : Радио и связь, 1995.

5.Малахов В. П. Схемотехника аналоговых устройств / В. П. Малахов. – Киев : Одесса, 2000.

8.Савицкая М. П. Аналоговые электронные устройства: учебное пособие. Модуль 1 / М. П. Савицкая, Л. Б. Ботнарь. – Одесса : ОНАС им. А. С. Попова, 2008. –

108 с.

9.Воробйова О. М. Основи схемотехніки : підручник / О. М. Воробйова, В. Д. Іванченко. – [2-ге вид.]. – Одеса : Фенікс, 2009. – 388 с.

10.Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): учебник для вузов / Ю. Ф. Опадчий и др. – М. : Горячая линия – Телеком, 1999.

11.Ровдо А. А. Схемотехника усилительных каскадов на биполярных транзисторах / А. А. Ровдо. – М. : Изд. дом

«Додэко-XXI», 2002. – 188 с.

12.Сафоненков Ю. П. Схемотехника : в 2 ч. Ч.1.

269