Кварцевые автогенераторы
Кварцевая пластина обладает пьезоэлектрическим эффектом, суть которого заключается в следующем. Если на кварцевую пластину воздействовать электрическими колебаниями, то на гранях пластины возникают механические напряжения, приводящие к механическим колебаниям пластины. И, наоборот, переменные механические деформации пластины кварца приводят к появлению на гранях пластины переменных электрических напряжений. Так как кварцевая пластина является упругим телом, то возникающие в ней колебания имеют собственные частоты. Если частота ЭДС, приложенной к пластине кварца, равна собственной частоте кварца, то наступит электрический и механический резонанс, и ток во внешней цепи будет максимальным. Механическая система в радиотехнике заменяется эквивалентной колебательной (рис. 3.20). С0–(5 ¸ 50) пф – емкость кварцедержателя; LК–(3Гн ¸ 15мкГн) – характеризует инерционные свойства пластины; СК–(0,01 ¸ 0,05) пф – характеризует упругие свойства; rК–(3 ¸ 200) Ом – сопротивление, определяющее потери в пластине на трение.
а)
б)
Рис. 3.20. Условное обозначение кварцевого резонатора (а), эквивалентная схема его замещения (б) Такой порядок параметров приводит к высокой добротности эквивалентного контура QК = (3 ¸ 30) × 104. Кварцевую пластину в кварцедержателе называют кварцевым резонатором. Так как кварцевый резонатор эквивалентен сложному параллельному контуру (III вида), то существуют 2 резонансные частоты (рис. 3.21) f посл.рез. fk1 = 1 / 2p(LkCk)1/2,
fпар.рез. fk2=1/[2p(LkCkC0 / (Ck+C0))1/2]
= fk1(1+qk)1/2 = fk1(1+qk/2), где qk = Ck / C0 – параметр управляемости кварца. Частота параллельного резонанса выше частоты последовательного резонанса. В интервале fk1 ¸ fk2 кварц эквивалентен индуктивности. Так на частоте fk1 выполняется условие последовательного резонанса (реактивные сопротивления равны) wLk = 1 / wCk, т.е. wLk – 1 / wCk = 0. При увеличении частоты индуктивное сопротивление растет, емкостное сопротивление уменьшается, значит, цепь носит индуктивный характер. На частоте fk2 выполняется условие параллельного резонанса (проводимости ветвей равны) 1/wLk = wCЭ, т.е. 1/wLk–wCЭ =0. При уменьшении частоты индуктивная проводимость растет, а емкостная проводимость уменьшается, поэтому цепь носит индуктивный характер.
Рис. 3.21. Зависимость реактивного сопротивления кварцевого резонатора от частоты Некоторые схемы кварцевых автогенераторов приведены на рис. 3.22 – 3.24.
Рис. 3.22. Схема кварцевого автогенератора с кварцем в цепи коллектор-база В автогенераторах кварц необходимо использовать как индуктивность, т.е. между частотами fk1 ¸ fk2, по следующим причинам. Если использовать кварц как емкость, то в случае пробоя кварца он может сохранить электрические свойства, но с другим значением емкости, т.е. АГ будет вырабатывать автоколебания, но с другой частотой.
Рис. 4.23. Схема кварцевого автогенератора с кварцем в цепи коллектор-эмиттер Основная причина в том, что только в интервале fk1 ¸ fk2 наблюдается механический и электрический резонанс кварца, и амплитуды электрических и механических колебаний имеют максимальные значения.
Рис. 3.24. Схема кварцевого автогенератора с кварцем в цепи база-эмиттер Схемы кварцевых генераторов классифицируются в зависимости от того, между какими электродами включается кварц. Напомним, кварц используется в качестве индуктивности. Возможно подключение кварца к полупроводниковому триоду: между коллектором (стоком) и базой (затвором), коллектором (стоком ) и эмиттером (истоком), эмиттером (истоком) и базой (затвором). Наиболее распространенной является схема автогенератора с кварцем в цепи коллектор-база. Реже используется автогенератор с кварцем в цепи коллектор-эмиттер. Недостаток заключается в том, что кварц шунтируется выходным сопротивлением транзистора, которое в общем случае комплексно, а также кварц шунтируется резистором Rk. Кварцевый автогенератор с кварцем в цепи база-эмиттер используется редко из-за сильного шунтирования кварца малым входным сопротивлением транзистора, что приводит к уменьшению эквивалентной добротности колебательной системы, к снижению ее эквивалентного сопротивления.
3.2.Состав курсовой работы. Техническое задание на проектирование LC-автогенераторов. Содержание пояснительной записки Состав курсовой работы. Курсовая работа состоит из одного графического листа формата А1 (59 840 мм) и пояснительной записки объёмом до 20 листов формата А4 (210 296 мм). На листе чертежа приводятся: -техническое задание на проектирование; -схема измерения LC-автогенератора гармонических колебаний; -зависимости выходного сигнала автогенератора; -спектральный состав генерируемого колебания; -любые другие результаты, иллюстрирующие итоги проектирования. Техническое задание на проектирование Номер варианта (N) задать согласно подразделу 2.2 1. Тип LC-автогенератора задать следующим образом: при 00 ≤ М ≤ 33 проектировать LC-автогенератор с ёмкостной обратной связью; при 34 ≤ М ≤ 66 - LC-автогенератор с автотрансформаторной обратной связью; при 67≤ М ≤ 99 - LC-автогенератор с трансформаторной обратной связью. 2. Тип усилительного элемента выбрать из приложения А согласно номеру варианта с учётом последней цифры (L) числа, обозначающего порядковый номер текущего года. Если L –чётная цифра, то при 00 ≤ М ≤ 49 задать транзистор биполярный, а при 50 ≤ М ≤ 99 – транзистор полевой; если L – нечётная цифра, то при 00 ≤ М ≤ 49 задать транзистор полевой, а при 50 ≤ М ≤ 99 – транзистор биполярный. 3. Частота генерации f г=[5.005.К +0.525.N+0.025.L] МГц, где К – последняя цифра индекса учебной группы. 4. Температура окружающей среды от (-25 - N)0С до (+30 + N) 0С. Провести анализ влияния температуры на фор- му и спектральный состав генерируемых колебаний. 5. Напряжение источника питания – ≤ 5 В. Исследовать влияние напряжения питания на частоту генерации колебаний. 6. Исследовать влияние напряжения положительной обратной связи на генерацию колебаний. Содержание пояснительной записки Рукопись текста пояснительной записки должна содержать: -титульный лист; -техническое задание на курсовое проектирование; -содержание; -введение; -принципиальную схему автогенератора высокочастотных гармонических колебаний, пояснения назначения каждого элемента; а также следующие разделы: -получение гармонических колебаний; -определение спектрального состава генерируемых колебаний; -исследование влияния температуры на частоту генерируемых колебаний; -исследование влияния напряжения питания на частоту генерации колебаний; -исследование влияния положения рабочей точки на частоту генерации колебаний; -исследование влияния напряжения положительной обратной связи на генерацию колебаний; -заключение; -библиографический список. В содержании приводится перечень разделов и подразделов пояснительной записки с указанием страниц, на которых размещается начало матери ала разделов, подразделов и пунктов, если они имеют наименование.
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (776)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |