Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

вые резонаторы должны быть настроены на одну частоту с точностью не хуже 5 • 10~6, работать в схеме вблизи ча­ стоты последовательного резонанса, что в схеме рис. 4.32 обеспечивается выбором больших значений величин емко­

соба, так как вызывает необходимость подбора резонаторов. Экспериментальные кривые, иллюстрирующие способы тер­ мокомпенсации, приведены на рис. 4.33.

Термокомпенсация возможна также с помощью меха­ нического воздействия на кварцевую пластину резонатора [33]. При механическом давлении, приложенном к резо­ натору в определенном направлении, его собственная ча­ стота меняется примерно пропорционально приложенной силе. Направление и величина изменения частоты зависят от угла между вектором силы и осями кристалла. Выбирая этот угол и величину силы, можно выравнять ТЧХ резо­ натора. В качестве источника давления можно применить биметаллические пружины, сила давления которых зависит рт абсолютного значения температуры. Уходы частоты квар-

цевого резонатора в диапазоне температур с механической термокомпенсацией и без нее показаны на рис. 4.34.

Компенсировать влияние температуры можно также из­ менением магнитного поля, в котором находится резонатор. При этом поле может менять частоту на (2~-7) • Ю - 8 от номинального значения, поэтому метод применим в преци­ зионных генераторах.

Рассмотренные примеры не охватывают всех схем термо­ компенсации, но являются наиболее характерными и, до­ статочно иллюстрируя методы термокомпенсации, позво­ ляют сделать некоторые выводы.

Термокомпенсацией можно повысить стабильность ча­ стоты в диапазоне температур примерно на порядок. Осу­ ществление термокомпенсации требует очень малых допол­ нительных затрат энергии и незначительно усложняет схему. Это бесспорные достоинства термокомпенсации.

К недостаткам термокомпенсации следует отнести:

— некоторое снижение добротности кварцевого резо­ натора, нестабильность элементов термокомпенсации и их источников питания, непосредственно влияющих на частоту автогенератора; долговременная стабильность генераторов с термокомпенсацией обычно ниже, чем в тех же автогене­ раторах без термокомпенсации;

— трудность подбора элементов термокомпенсации, па­ раметры которых должны меняться по закону, необходи­ мому для стабилизации частоты в широком диапазоне тем­ ператур;

— сложность получения нестабильности меньше Ы 0 ~ в в широком диапазоне температур.

4.5.2.Термостатирование

Основным способом температурной стабилизации часто­ ты кварцевых генераторов является термостатирование. Термостат — это устройство, позволяющее сохранить по­ стоянство температуры в замкнутом объеме с определенной степенью точности ее поддержания. Известны две основные системы термостатирования.

1.Термостатирование с использованием естественного терморегулятора (Земля, тепловой демпфер).

2.Термостатирование с использованием технических способов управления температурой.

Точность поддержания температуры в термостате, его габариты и экономичность определяются следующими фак­ торами:

2)качеством материала теплоизолятора и мощностью нагревателя и охлаждающего элемента;

3)условиями внешней среды;

4)величиной термостатируемого объема;

5)заданным перепадом температур в термостатирован­ ном объеме (точностью стабилизации температуры).

Несмотря на постоянное улучшение качества кварцевых резонаторов, трудности при проектировании термостатов растут, так как расширяется диапазон изменения темпе­ ратуры, повышаются требования к стабильности частоты генераторов, к габаритам и экономичности термостатов.

Термостат в самом общем виде представляет собой уст­ ройство, в которое входят: камера, заключающая термостатируемый объем; система регулирования с датчиком темпе­ ратуры; исполнительный орган; теплоизолирующая оболоч­ ка; защитный корпус; источник питания. В различных тер­ мостатах те или иные элементы могут отсутствовать или со­ вмещаться.

( А Г = 0,01+0,001° С и меньше)..

Естественное термостатирование основано на балансе тепловой энергии Земли и демпфирующих свойствах ее поверхностного слоя.

Изменение температуры поверхности Земли при углуб­ лении в нее (/) уменьшается по экспоненциальному закону:

ДТЛ-л = АТПов е ^ ,

где АТпов] — амплитуда колебаний температуры на поверх­ ности Земли; В — коэффициент затухания тепловой волньь определяемый теплопроводностью почвы.

Для условий средней европейской территории СССР 6

тура поддерживается с меньшей точностью. В правильно выполненной скважине точность поддержания температуры за месяц достигает величины 1 • 10 _ 4 °C .

Пассивный термостат — это хорошо теплоизолированная от окружающей среды камера, обладающая большой тепло­ емкостью и теплопроводностью стенок. Термостатирование происходит за счет теплоемкости камеры. Время термостатирования т с заданной точностью ДГ° при хорошем качестве теплоизолятора может быть определено из выражения

термостат незаменимым. К недостаткам его относятся: малое время точного удержания температуры и неопределенность ее абсолютного значения в момент включения автогенера­ тора.

Нагревательный термостат. Температура в термоста­

Г; = (5 - Ы0)°С + ГсмакО,

В качестве нагревательного элемента используется высокоомная проволока или нагревательные пленки из двухлористого олова.