oscilatoare de cristal trei puncte

Capitolul: 9 | Articole: 58
Cuprins

Cartea discută despre caracteristicile soluțiilor de circuit utilizate în crearea de dispozitive de radio tranzistor miniaturale. Capitolele relevante furnizează informații cu privire la acțiunile la principiile și caracteristicile de funcționare a componentelor individuale și etape, concepte, precum și alte informații necesare pentru auto-construcție de emițătoare radio simple și microfoane radio. Un capitol separat este dedicat practic modele tranzistor microtransmitter pentru comunicații de rază scurtă.

Cartea este destinat pentru operatorii novice de radio amatori care sunt interesați în particularitățile unităților de proiectare de circuit și cascade de dispozitive radio tranzistor miniaturale.

oscilatoare de cristal trei puncte

Printre radioamatori implicate în construcția de emițătoare radio cu tranzistori in miniatura si microfoane de radio sunt foarte populare generatoare RF soluții de circuit de cuarț cu trei puncte de comutare de circuit rezonant. In astfel de generatoare, la fel ca în trei puncte LC-oscilatori, conexiunea circuitului de rezonanță cu elementul activ se realizează în trei puncte. Astfel, în funcție de circuitul de comutare element activ tranzistor AC de oscilator cu cuarț trei puncte există trei opțiuni principale includ atât trehtochek inductive și capacitive: pe baza comună a comun emițător și un colector comun.

oscilatoare cu cristale de cuarț folosite ca element de trei puncte cu o reactanță inductivă. Prin urmare, alegerea circuitului oscilator cu un divizor capacitiv în circuitul de feedback (trehtochka capacitiv) poate realiza condițiile de auto-excitație fără a utiliza inductori.

In prezent, cele mai frecvent utilizate în tranzistor miniatură transmitatoare trei puncte sunt trei tipuri de cristal oscilatoare realizate cu ajutorul unui divizor capacitiv în circuitul PIC. Principala diferență dintre aceste soluții de circuit, cunoscute sub numele inventatorilor, este o metodă de comutare tranzistor element activ AC. Schema capacitiv trehtochke Pierce tranzistor este activată de comun-emitor, o schemă de capacitiv trehtochke Kolpittsa - cu un colector comun și un sistem trehtochke capacitiv Clapp - o bază comună. diagrame schematice simplificate de trei puncte cristal oscilatoare ale acestor tipuri sunt prezentate în Fig. 3.13.

Fig. 3.13. diagrame schematice quartz capacitiv trehtochek schemă simplificată Pierce (a), conform schemei Kolpittsa (b) și prin circuitul Clapp (c)

Foarte interesant este trehtochki soluție de circuit capacitiv cu includerea rezonator cuarț între bază și colector al elementului activ tranzistor (Fig. 3.13a). Acesta a fost sugerat mai întâi un inventator american Dzhordzh Pirs (Pierce), atât de des, un astfel de sistem se numește un generator de Pierce. Diagrama schematică a circuitului oscilator de înaltă frecvență de cristal Pierce format pe tranzistorul bipolar inclus în circuit cu emitor comun, este prezentată în Fig. 3.14. frecvența semnalului generat este de 1 MHz.

Fig. 3.14. Diagrama schematică a trei puncte al circuitului oscilator cu cristal Pierce 1 MHz

În această schemă elementul activ este un tranzistor bipolar VT1, care curent alternativ este activat de comun-emitor. Stabilizarea punctului de funcționare al tranzistorului este furnizat de CAB circuit și tranzistor modul VT1 rezistență DC rezistorului R1 este determinată valoarea. O caracteristică a acestui sistem este incorporarea BQ1 cuarț rezonatorului între bază și colector al tranzistorului, adică în bucla de feedback negativ. În acest caz, frecvența oscilațiilor generate este recomandat pentru a selecta un pic mai mică decât frecvența de rezonanță paralel.

Când parametrii C1 condensatori și C2 în generatorul poate utiliza rezonatoare de cuarț cu o frecvență mai mare. De exemplu, pentru frecvențe de la 10 MHz la 30 MHz aceste condensatori ar trebui să fie de 27 pF. Prin urmare, ar trebui să fie redusă, iar inductanța L1 sufoca.

O trăsătură distinctivă a oscilatoarelor cuarț, executate de către circuitul Pierce este o stabilitate relativ mare a frecvenței semnalului de înaltă frecvență generată, deoarece Q parametrilor cuarț rezonatorului elementelor conectate la acesta practic nici un efect apreciabil. În același timp, amplitudinea de ieșire depinde în mare măsură de stabilitatea poziției punctului de lucru al tranzistorului. Prin urmare, soluțiile de circuit sunt adesea folosite, în care, în scopul de a stabiliza punctul de funcționare al tranzistorului și elementul activ se aplică așa-numitul circuit punte clasic.

Diagrama schematică a circuitului oscilator de înaltă frecvență de cristal Pierce folosind schema clasică a stabiliza punctul de lucru al tranzistorului prezentat în Fig. 3.15. În acest caz, frecvența semnalului generat poate fi între 1 MHz până la 3 MHz.

Fig. 3.15. Diagrama schematică a oscilator cu cuarț pentru un circuit cu trei puncte cu o frecvență de la Pierce 1 MHz până la 3 MHz

În ceea ce privește elementul activ al circuitului generatorului anterior considerat format pe tranzistorul bipolar VT1, care curent alternativ este activat de comun-emitor. Cu toate acestea, în această schemă, poziția punctului de lucru al VT1 tranzistor este determinată de raportul dintre rezistențele rezistorilor R1 și R2 formează un divizor de tensiune la baza circuitului tranzistor. Structura circuitului punte punctul de funcționare situația de stabilizare în acest caz, în plus față de rezistoare R1 și R2 include un rezistor R3, este inclus în circuitul emițător a tranzistorului VT1. Prin rezistență înaltă frecvență R3 formează o cale de feedback pozitiv, cu o adâncime scade conectarea condensatorului C3. Astfel, stabilizarea punctului de funcționare este asigurată prin utilizarea unui curent electric negativ circuit de răspuns prin conectarea unui rezistor R3 și un condensator C3 în circuitul emițător a tranzistorului VT1. Un principiu de funcționare mai detaliată a unui astfel de circuit de CAB a fost luată în considerare în secțiunea relevantă a unuia dintre capitolele precedente.

Pentru etapa a început să lucreze în oscilație modul de generare, este necesar să se prevadă o defazare între ieșire și de intrare a elementului activ de 180 °. Această condiție este asigurată de C2 condensatoarelor respective, C4 și C5. Condensatoarele C2 și C4 ar trebui să aleagă cel mai mare posibil, dar valorile lor sunt limitate de capacitățile de tranzistor VT1 pentru a se asigura etapa de auto-excitație. Prin urmare, în această structură, se recomandă să se utilizeze un tranzistor cu un câștig maxim de curent. Reamintim că, soluția de circuit considerată bazată pe utilizarea unei componente inductivă a impedanței BQ1 cuarț rezonator, care funcționează în modul aproape de modul de rezonanță paralel. Frecvența de rezonanță în gama mică poate fi ajustată prin reglarea C1 condensator, care este conectat în serie cu BQ1 cuarț rezonator.

Condensatoarele C4 și C5 asamblate divizor capacitiv, care este scos din semnalul de ieșire. impedanta de intrare a elementului activ al generatorului este determinată de condensatorul C2, iar ieșirea - capacitivitatea condensatoarelor C4 și C5. Capacitanța C5 condensator este relativ mare, astfel încât capacitatea sa în acest caz, poate fi neglijată. Acest condensator oferă condiții favorabile pentru îndepărtarea semnalului de ieșire de la colectorul tranzistorului VT1.

Trebuie remarcat faptul că în cazul în care tensiunea de alimentare este suficient de mare, inductor L1 de înaltă frecvență la circuitul colector al tranzistorului poate fi înlocuit cu un rezistor convențional.

Această soluție de circuit practic fără nici o modificare poate fi utilizată în construcția generatorului la o frecvență mai mare de operare. De exemplu, folosind cuarț rezonator BQ1, având o frecvență de 3 MHz la 10 MHz, capacitatea condensatorului C1 trebuie să fie redus la 330 pF, C2 capacitate - la 150 pF și C4 condensator - 1500 pF. Când se utilizează un BQ1 cuarț rezonator, având o frecvență de la 10 la 30 MHz, capacitatea condensatorului C1 trebuie să fie redus la 180 pF, C2 capacitate - 47 pF, iar C4 capacitate - la 330 pF.

Pentru valori mai mari ale soluțiilor de circuit de semnal de frecvență utilizate așa-numitele generatoare garmonikovyh schema Pierce în care frecvența de generare este una dintre frecvența armonică impar de un rezonator de cuarț. Cel mai adesea, aceasta este a treia, a cincea sau a șaptea armonică. Cu toate acestea, luarea în considerare a unor astfel de sisteme este dincolo de domeniul de aplicare al acestei cărți.

Pierce oscilator a considerat pe bună dreptate generatoare cu cea mai bună stabilitate de frecvență pe termen scurt. Cu toate acestea, dezavantajul unor astfel de sisteme este complexitatea relativă. În plus, o atenție deosebită trebuie acordată stabilizarea calității bazei de curent tranzistor. generatoare dezavantaj schema Pierce poate fi considerat faptul că nici unul dintre terminalele rezonator de cuarț nu este conectat la carcasa anvelopei.

La proiectarea tranzistor microtransmitter și microfoane fără fir utilizate adesea o soluție de circuit cu trei puncte oscilator de cristal în care un element activ tranzistor este pornit de curent comun-colector alternativ. Când acest rezonator cuarț având parte reactanța inductivă a circuitului de rezonanță paralel ca ramură inductiv. Ramura capacitive a circuitului format prin două condensatoare în serie, un punct de legătură care este alimentată cu semnalul de ieșire al elementului activ (Fig. 3.13b). Ca urmare, condensatoarele formează un circuit divizor capacitiv într-un feedback pozitiv, astfel încât acest circuit de oscilație de cristal este adesea menționată circuitul Kolpittsa. Diagrama schematică a oscilator cu cuarț pentru un circuit cu trei puncte Kolpittsa prezentat în Fig. 3.16. Frecvența semnalului generat poate fi de la 10 MHz la 25 MHz la o tensiune de ieșire efectivă de 200 mV la 300 mV.

Fig. 3.16. Diagrama schematică a oscilator cu cuarț pentru un circuit cu trei puncte Kolpittsa, cu o frecvență de la 10 MHz la 25 MHz

Tranzistorul VT1 DC considerate construcții activate de emitor-comun. În această poziție a punctului de lucru al tranzistorului este determinată de rezistențele R1 și R2 formează divizorului de tensiune. AC VT1 tranzistor inclus în circuitul cu colector comun, deoarece cea mai mare frecvență a colectorului său la pământ printr-un condensator C5 capacitate relativ mare.

apar oscilații de înaltă frecvență în circuitul rezonant, inclus curent între baza tranzistorului VT1 și carcasa anvelopei alternativ. Circuitul rezonant format de un cuarț rezonator BQ1 și condensatori C1, C2, C3 și C4. Semnalul generat în circuitul emițător de tranzistor VT1, adică la ieșirea elementului activ este furnizat divizorul capacitiv format prin condensatoarele C3 și C4, care face parte din circuitul rezonant. Luate de divizorul de tensiune capacitiv este furnizat la circuitul de intrare al elementului activ, și anume, baza tranzistorului VT1, rezultând într-o cascadă este acoperită de feedback-ul pozitiv. magnitudinea tensiunii OS, și în consecință, adâncimea feedback-ul este determinat de raportul dintre condensatoarele C3 și C4.

Trebuie remarcat faptul că, în stabilizarea punctului de funcționare al tranzistorului VT1 acest mod, adică printr-un circuit punte compus din rezistoarelor R1, R2 și R4, rezistor compas are un impact semnificativ asupra factorului de calitate al BQ1 cuarț rezonator. Acest efect se explică prin faptul că, la o rezistență relativ mare de intrare a elementelor de tranzistor ale numitului divizor acționează ca o sarcină suplimentară a elementului piezoelectric. Ca rezultat, scade factorul de calitate al rezonatorului cuarț poate degrada toți parametrii în cascadă. Soluția este să fie obiectiv posibile valori mari ale rezistoare divizor sau aplicarea de circuite mai simple, stabilizarea punctului de lucru al tranzistorului (nici un rezistor compas). Cu toate acestea, în acest ultim caz, cel mai probabil, stabilitatea punctului de operare va fi mai rău.

condensatori capacitanță C3 și C4, care sunt utilizate într-un divizor capacitiv, ar trebui să fie ales cât mai mare posibil, mai ales dacă sunt aplicate într-un tranzistor cu parametri mai puțin de înaltă calitate, ca element activ al cascadei. Când acest condensator C4 la circuitul de ieșire selectează de obicei, de 2-3 ori mai mare decât capacitatea condensatorului C3. Capacitate mare permite seria totala cu rezonator de cuarț includ un lanț de două în paralel C1 condensatori și C2. Trimmer condensator oferă posibilitatea de a adapta frecvența de lucru a generatorului într-un interval mic.

Soluție de circuit poate fi considerată baza unui oscilator tranzistor cu o frecvență de ieșire de până la 100 MHz. Cu toate acestea, în acest caz, utilizarea frecvenței fundamentale sunt generate componente armonice. Avantajele circuitul Kolpittsa ar trebui să includă faptul că unul dintre bornele BQ1 cuarț rezonator dacă este necesar poate fi conectat direct la carcasa anvelopei. Pentru acest sistem pentru a elimina suficient de C1 și C2 condensatoare.

La fel de interesant este capacitiv soluție de circuit trehtochki pentru a include oscilator cristal conectat între emițător și colector al elementului activ tranzistor (Fig. 3.13v). Un astfel de sistem este adesea numit circuit de Clapp. Diagrama schematică a oscilator cu cuarț pentru trei puncte de circuit Clapp este prezentat în Fig. 3.17.

Fig. 3.17. Diagrama schematică a oscilator cristal cu tranzistor de comutare aranjate într-o bază comună (circuit Clapp)

Tranzistorul T1 DC activat de emitor-comun. În această poziție a punctului de lucru al tranzistorului este determinată de rezistențele R1 și R2 formează divizorului de tensiune. tranzistor AC VT1 este activat de către baza comună datorită bazei sale de frecvență înaltă este împământat printr-un condensator C1 este o capacitate relativ mare. este prevăzut Stabilizarea punctului de funcționare al tranzistorului VT1 circuitul de pod, din care, în plus față de rezistențele R1 și R2 include un rezistor R4 în circuitul emițător a tranzistorului.

Quartz BQ1 cristal incluse în circuitul de ieșire al elementului activ, între colectorul tranzistorului VT1 și carcasa anvelopei. intrare Comunicare și ieșire circuite ale elementului de comutare activ este prevăzut între colector și emitorul tranzistorului VT1 divizor capacitiv format prin condensatoarele C3 și C4. Capacitanță acestor condensatoare ar trebui să fie ales mai mare posibil, dar nu trebuie să uităm că atât creșterea adâncimii lor scade feedback-ul care duce la un mod de deteriorare cuarț rezonator BQ1. În acest caz, un divizor capacitiv conectat în paralel cu rezonator, astfel încât reactanța totală capacitiv ar trebui să fie de cel puțin două ori mai mare decât rezistența internă a rezonatorului, pentru feedback-ul la o adâncime suficientă. Dacă este necesar, valorile capacitanță de condensatoare C3 și C4 pot fi reduse. Peste condensatorul C3 se recomandă pentru a conecta C5 trimmer condensator.

Din diagrama este clar că trebuie să existe mari pentru a atinge o valoare de rezistență ridicată de ieșire R3 rezistor cascadă în circuitul colector al tranzistorului VT1. Cu toate acestea, realizarea acestei condiții este destul de complex, pentru că în același timp, este necesară pentru a asigura funcționarea stabilă a tranzistorului. Acesta este unul dintre dezavantajele soluțiilor de circuit avute în vedere. Cu toate acestea, generatorul poate fi construit cu parametri foarte acceptabile, sub rezerva anumitor compromis.

La alegerea valoarea rezistor R3 nu trebuie uitat faptul că valoarea ei mici, reducând în același timp impedanța de ieșire a cascadei conduce la o scădere a factorului de calitate a rezonatorului de cuarț care funcționează în modul de rezonanță paralel. Mări rezistența rezistorul R3 poate fi, datorită creșterii tensiunii de alimentare. La alimentare cu tensiune scăzută în loc de rezistorul R3 este recomandat pentru a include o accelerație.