7.5. Стабілізація частоти вихідних коливань в автогенераторах

Частота генерованих коливань визначається не лише параметрами коливаль­ного контура або фазуючого RС–ланцюжка, але і параметрами інших активних і пасивних елементів схеми. Зміни у будь–якому з них, зумовлені дестабілізую­чими факторами, призводять до зміни частоти генерування. Основними дестабі­лізуючими факторами є: коливання температури навколишнього середовища, коливання напруги джерела живлення, зміни атмосферного тиску і вологи, ста­ріння елементів у часі, зміни навантаження автогенератора.

Стабільність частоти оцінюють абсолютною нестабільністюΔƒ, що являє собою різницю між номінальною частотою ƒ_гпот і її новим значенням післядії дестабілізуючого фактора, або відносною нестабільністю Δƒ/ƒ, що виражається в мільйонних частинах або процентах. Відносною нестабільністю корис­туються для порівняння генераторів різного призначення або таких, що працю­ють у різних діапазонах частот. Стабільність частоти автогенератора тим вища, чим більша добротність вибіркового ланцюжка.

Для збільшення добротності частотно–вибіркових чотириполюсників (ко­ливальних контурів, фазуючи RС–кіл) слід знижувати активні втрати в котуш­ках індуктивності при їх проектуванні, а також забезпечувати великий запас підсилення в підсилювальних ланках автогенераторів. Остання обставина не лише сприяє підвищенню добротності частотно–вибіркових RС–чотириполюсників, але і дозволяє вводити частотно–незалежні кола негативного зворотного зв'язку, які знижують нестабільність частоти і покращують інші показники автогенераторів.

Високу стабільність частоти мають автогенератори з кварцовою стабілізацією. В таких автогенераторах використовують кварцеві резонатори з п'є­зоелектричними властивостями. Еквівалентна схема кварцового резонатора по­казана на рис. 7.7, а. він складається з кварцового елемента, що являє собою моноблок природного або штучного кварцу у вигляді пластинки із спеціально орієнтованими відносно кристалографічної осі поверхнями, електродів і кварцо­тримача. Кварцовий елемент з електродами у вигляді металізованих плівок і квар­цотримачем розташовують у герметичному металічному або скляному балоні електронно–вакуумних ламп пальчикової серії.

Якщо до кварцово. пластинки підвести змінну напругу, то вона здійс­нюватиме механічні коливання, частота яких залежить лише під розмірів і ви­ду вирізу пластинки. Оскільки розміри пластинки сталі, то і частота коливань стала. Механічні коливання кварцу, в свою чергу, збуджують власні електри­чні коливання. Коли власна частота кварцу збігається з частотою при кладе­ної до пластинки напруги, настає явище резонансу, і амплітуди механічних коли­вань максимальні. Добротність кварцового резонатора Q_кв становить(2...6)·10⁶, чого неможливо досягти в контурі із зосередженими параметра­ми. у схемі кварцового автогенератора (рис. 7.7, б) як підсилювальну ланку ви­користано операційний підсилювач 140У Д1, в коло позитивного зворотного зв'язку якого (з виходу 5 на неінвертуючий вхід 10) ввімкнений кварцовий резонатор, настроєний на частоту резонансу напруг. У коло негативного зворот­ного зв'язку ОП увімкнені резистор R2 і канал польового транзистора VT для стабілізації амплітуди ви­хідних коливань. Керує польовим транзистором вихідна напруга ав­тогенератора, випрямлена діодом VD і згладжена фільтром R5С. Вона знімається з подільника напруги R6, R7. Резистор R1, що регулює глибину позитивного зворотного зв'язку, призначений для встановлення допустимих нелінійних спотворень вихідного сигналу.

Рис.7.7

Для зменшення нестабільності частоти, зумовленої зміною параметрів елементів схеми автогенератора за рахунок зміни умов навколишнього сере­довища (температури, вологи, тиску і т. д.), застосовують високостабільні резистори, конденсатори і котушки індуктивності коливальних контурів і фа­зуючих ланцюжків.