влияния.

6. Основные дестабилизирующие факторы и пути ослабления их влияния

К основным дестабилизирующим факторам, влияющим на стабильность частоты АГ, относятся следующие:

1) механические - вибрации, удары, ускорения и т.д.;

2) электрические - изменение питающих напряжений, влияние последующих каскадов передатчика, шумы элементов схемы АГ;

3) климатические - изменение температуры, влажности и т.п.

4) временные - старение радиокомпонентов.

Для ослабления влияния механических дестабилизирующих факторов АГ размещают в жестких литых каркасах на амортизирующих подвесках.

Питание АГ, как правило, осуществляют от отдельного стабилизированного выпрямителя. Для ослабления влияния последующих каскадов применяют цепи развязки. Иногда применяют экранирование АГ в целом.

Уровень шумов АГ зависит, в основном, от вида и типа выбранного активного элемента. Наиболее широко в настоящее время используют АГ на биполярных и полевых транзисторах.

Для АГ, работающих на фиксированной частоте, выгоднее использовать биполярные транзисторы, в то время как для перестраиваемых по частоте АГ - полевые. При больших расстройках относительно частоты генерируемого сигнала (60...80 кГц) величина флуктуаций частоты у АГ на полевых транзисторов значительно меньше, чем у биполярных. При малых расстройках наоборот.

Если под действием внешней среды параметры контура L и С получат малые приращения DL и DС, то резонансная частота контура также получит приращение

Поэтому, после включения АГ вследствие постепенного разогрева его, частота автоколебаний плавно уменьшается. Длительность этого процесса составляет от нескольких минут до нескольких часов. Это явление называется выбегом частоты.

Эффективным приемом ослабления влияния на частоту АГ температуры является термостатирование АГ (или части его элементов).

АГ всегда стремятся строить на элементах с низкими значениями ТКИ и ТКЕ. Например, катушки индуктивности целесообразно изготавливать методом вжигания серебряной спирали в каркас с последующим наращиванием слоя металлизации электролитическим способом. В этом случае значение ТКИ определяется, в основном, ТКЛР каркаса. Наилучшими материалами для него являются керамика, радиофарфор.

Наиболее пригодными для использования в АГ следует считать конденсаторы с воздушным диэлектриком, ТКЕ которых ориентировочно равен aС = 5×10-6, что на порядок меньше ТКЕ керамических конденсаторов.

Все обычные конденсаторы и катушки обладают положительными ТКЕ и ТКИ. Существуют конденсаторы, обладающие отрицательными ТКЕ, это позволяет скомпенсировать изменения частоты за счет изменения температуры. Но полная компенсация возможна только при определенной температуре и на одной рабочей частоте.

Рассмотренные способы повышения стабильности частоты АГ с колебательными контурами на LC- элементах позволяют уменьшить относительную нестабильность до значений

Кварцевые автогенераторы

Описанные. выше АГ обладают относительно низкой стабильностью частоты.

В тех случаях, когда требуется более высокая стабильность частоты, в автогенераторах применяются механические колебательные системы, из которых наиболее широкое распространение получили кварцевые резонаторы (КвР).

Существование прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта в кварце, допускающего практически полное преобразование электрической энергии в механическую и обратно, делает удобным использование КвР в качестве колебательной системы автогенератора.

Диапазон рабочих частот КвР: сотни герц – сотни мегагерц.

Эквивалентная электрическая схема КвР может быть представлена в виде параллельного соединения емкости кварцедержателя C0 и, некоторого числа контуров (Lкв, Скв, гкв), резонансные частоты которых совпадают с частотами

механических колебаний кварцевой пластины.

Но т.к. КвР является высокодобротной колебательной системой, влиянием всех последовательных контуров, кроме одного, настроенного на частоту КвР, можно пренебречь.

К основным параметрам эквивалентной схемы КвР относятся динамические индуктивность Lкв и емкость Скв, емкость кварцедержателя C0 , сопротивление потерь гкв, добротность резонатора Qкв.

Обычно для КвР: L кв = 0,1...10 Гн; Скв =0,01... 0.1 пФ; СО = 10...20 пФ; гкв = 10...103 Ом; QKв = 104.. 107.

Такое, недостижимое в обычных LС контурах, значение добротности является одной из причин высокой стабильности частоты АГ с кварцевыми резонаторами.

Эквивалентная схема КвР характеризуется двумя резонансными частотами: частотой последовательного резонанса в динамической ветви

Это так называемые осцилляторные схемы.

В них эквивалентное сопротивление КвР должно носить индуктивный характер, а выход резонатора из строя приводит к срыву колебаний.

Частота генерации fг удовлетворяет условию fкв< fг < f п.

2. Схемы с КвР в цепи обратной связи и схемы с КвР в контуре.

Здесь помимо КвР имеется обычный колебательный контур, обеспечивающий выполнение условий самовозбуждения.

При выходе из строя КвР (замыкание), возможно сохранение колебаний в автогенераторе поскольку в них используется последовательный резонанс кварца.

Возможные осцилляторные схемы кварцевых АГ представлены на рис.

Из этих схем наибольшее применение на практике находит схема с КвР между коллектором и базой транзистора, обеспечивающая наибольшую стабильность

частоты. Последнее обусловлено меньшим шунтированием кварцевого резонатора самим транзистором, малым влиянием собственных емкостей транзистора на резонансную частоту КС и тем, что высшие гармоники в базовом и коллекторном напряжениях ослаблены емкостями C1 и С2.

При построении АГ, работающих на частотах высших механических гармоник КвР, находят применение схемы с КвР в цепи обратной связи. Принцип работы таких схем основан на том, что сопротивление кварцевого резонатора минимально вблизи частоты последовательного резонанса fкв и резко возрастает при удалении от нее. Следовательно, условия самовозбуждения, выполняемые вблизи частоты fкв, будут нарушаться на всех других частотах.

Для реализации высокой стабильности частоты генерируемых колебаний fг необходимо, чтобы в цепи ОС последовательно с КвР не включались элементы, сопротивление которых на частоте fкв было бы сравнимо или больше rкв. С этой точки зрения более предпочтительной оказывается схема а, в которой база транзистора заземлена, а КвР включен в цепь, связывающую эмиттер с колебательной системой.