고조파 석영 발진기. 구성표, 설명

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최신 트랜시버는 작동 주파수에 대한 튜닝 정확도를 높여야 합니다. 이 요구 사항은 석영 주파수 안정화를 적용하여 보장하기가 매우 쉽습니다. 일반적으로 발전기의 석영 공진기는 기본 주파수(최대 20 ~ 22MHz)에서 여기됩니다. 이것은 석영 공진기가 일반적으로 AT 컷을 가지고 있다는 사실 때문입니다. 즉, 석영 판의 두께를 통해 전단 진동을 사용합니다. 22MHz의 주파수에서 석영판의 두께는 0,08mm 미만이므로 공진기의 비용을 크게 증가시키지 않고 더 얇은 판을 얻는 것은 기술적으로 어렵습니다.

일반적으로 지정된 주파수 이상에서 공진기는 이상한 기계적 고조파에서 여기됩니다. 이를 위해 인덕터 (그림 1)는 정전 용량 1 점 방식에 따라 만들어진 석영 발진기에 포함됩니다. 코일 L1과 커패시터 CXNUMX로 구성된 병렬 발진 회로는 작동 고조파보다 낮지만 이전 주파수보다 높은 주파수로 조정됩니다. 그런 다음 필요한 고조파의 주파수에서 회로의 저항은 용량 특성을 가지며 낮은 값에서는 유도 특성을 갖습니다. 결과적으로 위상과 진폭의 균형은 작동 고조파에서만 수행됩니다.

고조파 석영 발진기. 수정 발진기 - 용량성 XNUMX점
그림 1. 수정 발진기 - 용량성 XNUMX점 방식에 따름

원칙적으로 그림 2와 같이 인덕터를 사용하지 않고 1차 고조파에서 석영 공진자를 여기시키는 것이 가능합니다. 고조파에서 공진기의 여기는 [1]에 설명되어 있습니다. 이 회로에서 석영은 드레인 회로에 초크(L169) 부하가 있는 고주파 전계 효과 트랜지스터의 두 게이트 사이에 연결됩니다. 이는 세 번째 고조파에서 석영을 여기시키는 데 필요한 위상 편이를 제공합니다. 발전기 부하는 소스(이미터) 팔로워를 통해 연결됩니다. 그렇지 않으면 대부분의 경우 부하 커패시턴스로 인해 발진이 중단됩니다(XNUMX차 고조파의 경우). 이 발진기 회로는 좋은 성능을 가지고 있습니다. 구식 RK-XNUMX 유형 석영과 현대식 석영 (독일 회사 "Jauch", 상트 페테르부르크 생산 회사 "Morion")을 모두 자극합니다.

고조파 석영 발진기. 수정 발진기 - 인덕터 없이 여기됨
그림 2. 인덕터 없이 여기된 수정 발진기

이 회로는 5~16MHz의 주파수에서 석영 공진기로 테스트되었습니다. 5~9MHz의 공진기를 사용하는 경우 인덕터의 인덕턴스를 100μH로 높일 필요가 있었습니다. R1을 사용하여 두 번째 게이트에서 전압을 조정하면 세 번째 고조파에서 석영의 여기를 달성하고 회로 출력에서 필요한 발진 진폭을 얻을 수 있습니다. BF961 유형의 이중 게이트 전계 효과 트랜지스터 대신 KP327, KP359를 사용할 수 있지만 모든 유형의 석영 공진기가 세 번째 고조파에서 여기되는 것은 아닙니다.

그림 3에 표시된 다음 계획에서 석영 공진기는 세 번째 고조파에서도 여기됩니다.

고조파 석영 발진기. 수정 발진기, 다이오드 스위칭 VT1 포함
그림 3. 다이오드 스위칭 VT1이 있는 수정 발진기

회로를 주의 깊게 살펴본 무선 공학 경험이 있는 독자는 제안된 발전기의 작동 가능성을 의심할 수 있습니다. 콜렉터 회로에는 상대적으로 큰 저항(R2)이 포함되어 있으며 베이스와 콜렉터 사이에는 100옴(R1)만 있습니다. 이 경우 트랜지스터 VT1은 베이스와 콜렉터가 회로의 공통 와이어에 대해 동일한 전위를 가질 때 다이오드 스위칭에 사용됩니다. 트랜지스터를 통과하는 전류는 컬렉터 회로의 저항에 의해 설정됩니다. 그리고 저항 R1은 회로의 기생 커패시턴스와 함께 인덕터 L1과 트랜지스터의베이스 컬렉터 접합의 커패시턴스에 의해 형성된 회로의 기생 발진을 소멸시키기 위해서만 필요합니다. 트랜지스터의 h-파라미터가 작동 모드와 주파수에 의존한다는 사실을 고려하여 제안된 회로는 석영의 100차 고조파에서 위상과 진폭의 균형을 맞춥니다. 수정 발진기의 부하는 입력 임피던스가 높은 소스(이미터) 팔로워를 통해 연결됩니다. 이 방식에서는 진공(RK259, RK-169) 및 밀봉(RK-5) 석영 공진기가 모두 여기됩니다. 이 회로는 16~1MHz의 주파수에서 석영으로 테스트되었습니다. 일부 유형의 저주파 석영의 경우 보다 안정적인 진동 여기를 위해 R220을 2ohm으로, 커패시턴스 C36를 1pF로 증가시켜야 합니다. "저활성" 석영을 사용하는 경우 인덕터 L50의 인덕턴스를 4μH로 높이는 것이 바람직합니다. 이 석영 발진기의 요소 비율이 불리하더라도 전원을 12V에서 315V로 변경하면 세 번째 고조파에서 석영을 여기시킬 수 있습니다. 발전기의 트랜지스터는 KT306, KT325, KT355, KT399, KT1 유형을 사용할 수 있습니다. 필요한 유형의 석영 공진기와 함께 작동하려면 L2, CXNUMX를 선택하고 공급 전압을 변경하기만 하면 됩니다.

독자의 관심을 끌기 위해 제공되는 다음 계획 (그림 4)은 다소 복잡하지만 와인딩 제품이 없습니다. 이 회로에서 RC 회로를 사용하여 석영이 XNUMX차 고조파에서 여기될 때 위상 균형이 수행됩니다.

고조파 석영 발진기. 와인딩 제품이 없는 수정 발진기
그림 4. 와인딩 제품이 없는 수정 발진기

오실레이터는 차동 스테이지에서 만들어집니다. 차동 스테이지의 왼쪽 (회로에 따라) 트랜지스터는 공통베이스가있는 회로에 따라 연결되고 오른쪽은 공통 이미 터가있는 회로에 따라 연결됩니다. 위상 이동 RC 회로 R5-C3은 트랜지스터의 컬렉터 사이에 연결됩니다. 고려중인 회로는 동등한 인덕턴스 인 석영 공진기가 없으면 발진이 발생하지 않기 때문에 발진 회로에 속합니다. 회로에서 공진기는 5 ~ 16MHz의 주파수에서 잘 여기됩니다. 저주파 석영의 경우 커패시턴스 C3을 10pF로 늘릴 필요가 있습니다. 위상 변이 회로의 요소를 변경할 때 저항 R5 - 10에서 150 옴, 커패시턴스 C3 - 0에서 10 pF까지 석영의 세 번째 기계적 고조파에서 안정적인 진동을 얻을 수 있습니다. DA1 트랜지스터 어셈블리는 일치하는 고주파수 트랜지스터 KT306, KT368, KT325, KT355, KT399 쌍으로 교체할 수 있습니다. 이 회로에서 부하도 입력 임피던스가 높은 캐스케이드를 통해 연결해야 합니다. 공칭 공급 전압은 9V이지만 발진을 일으키기 위해 4~12V 범위에서 "펌핑"하는 것이 때때로 유용합니다.

문학

트랜지스터의 석영 발진기. - 라디오, 1977, N3, p.60.

저자: O. Belousov, Cherkasy; 발행: radioradar.net

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