|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Pengayun kuarza berdasarkan harmonik. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pereka amatur radio Menggunakan litar pengayun kuarza tanpa gelung (CGs) pengarang [1, 2], adalah mungkin untuk mendapatkan penjanaan bukan sahaja pada harmonik pertama (asas) kuarza, tetapi juga pada harmonik ketiganya. Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa dalam litar ini, kedua-dua kuarza yang direka khas untuk menghasilkan harmonik (yang dipanggil harmonik) dan biasa beroperasi pada harmonik ketiga. Walau bagaimanapun, litar di atas jauh daripada ekzos reka bentuk litar pengayun kuarza overtone tanpa gelung. Satu lagi litar daripada keluarga pengayun tersebut pada transistor bipolar ditunjukkan dalam Rajah. 1. CG sedemikian adalah lebih mudah daripada skema daripada [1, 2]. Pada pandangan pertama, litar ini serupa dengan litar "tiga titik" kapasitif yang terkenal, tetapi ia berbeza daripada litar "klasik". Penjana tidak mempunyai salah satu kapasitor maklum balas (antara asas dan pemancar transistor) berbanding dengan litar KG "klasik". Selain mengurangkan bilangan elemen, litar ini mempunyai kelebihan lain.CG “Klasik” menjana secara eksklusif pada harmonik pertama kuarza. Dalam banyak eksperimen, penulis tidak pernah dapat memperoleh generasi pada harmonik ketiga (mekanikal). Litar yang ditunjukkan dalam Rajah 1, dengan kapasitans yang agak kecil C3 (biasanya beberapa puluh picofarad), dengan mudah bermula pada harmonik ketiga kuarza. Pada masa yang sama, apabila kapasitansi C3 meningkat, tahap voltan HF keluaran CG secara beransur-ansur berkurangan (kekerapan ayunan yang dihasilkan juga berkurangan sedikit sebanyak puluhan hingga ratusan hertz). Dengan peningkatan selanjutnya dalam C3, penjana peralihan ke kawasan ayunan dwi-frekuensi, dan kemudian ayunan yang dijana "melompat" ke frekuensi harmonik pertama. Amplitud ayunan yang dihasilkan meningkat semula.
Dengan peningkatan yang lebih besar dalam C3, penurunan beransur-ansur dalam amplitud ayunan berlaku, disertai dengan sedikit penurunan dalam frekuensi, dan akhirnya, dengan kapasiti C3 yang cukup besar (contohnya, beberapa nanofarad untuk kuarza pada frekuensi 27 MHz), ayunan CG terganggu. Gambar fenomena yang berlaku dalam CG apabila kapasitansi C3 meningkat ditunjukkan dalam Rajah. 2.
Amplitud voltan keluaran CG apabila menjana pada harmonik pertama (untuk kuarza "harmonik") ternyata lebih besar daripada apabila menjana pada harmonik ketiga (untuk kuarza yang sama). Oleh itu, dalam Rajah. Rajah 2 membentangkan kes paling umum apabila kuarza boleh menjana penjanaan pada kedua-dua harmonik mekanikal pertama dan ketiga. Kadang-kadang (sangat jarang) terdapat kuarza yang menjana hanya pada harmonik pertama. Dalam kes ini, dalam Rajah. 2, hanya tinggal satu puncak (yang kanan), dan puncak kiri dan kawasan ayunan dua frekuensi hilang. Untuk melihat "melompat" dalam frekuensi CG apabila kapasitans C3 berubah, adalah perlu untuk menyambungkan osiloskop RF dan meter frekuensi ke CG melalui peringkat penampan yang baik (dengan rintangan input lebih daripada 10 kOhm dan kapasiti input sebanyak tidak lebih daripada beberapa picofarad). Sebagai C3, KPI (12...495 pF) digunakan, yang termasuk dalam litar CG sama ada secara langsung atau melalui kapasitor kecil (beberapa puluh picofarad). Sambungan KPI ke papan KG dilakukan dengan wayar tidak bertebat tebal dengan panjang minimum yang mungkin. Walau bagaimanapun, dari sudut pandangan penggunaan praktikal, rajah yang dibentangkan dalam Rajah. 3. Dalam kes ini, keperluan untuk peringkat penimbal dikurangkan dengan ketara. Namun begitu, walaupun semasa mengendalikan litar CG sedemikian sebagai sebahagian daripada penerima atau transceiver, peringkat penimbal (sekurang-kurangnya yang paling mudah) masih diingini. Ia juga perlu untuk menstabilkan bekalan kuasa litar CG di atas. Perhatian khusus harus diberikan kepada nilai perintang dalam litar (Rajah 1 dan 3): ia tidak boleh diubah dalam had yang luas. Jadi, untuk skema CG mengikut Rajah. 1 pada voltan bekalan 9...12 V syarat berikut mesti dipenuhi: R1 = R2 = 20*R3; R3 = 470...2000 Ohm (1) KG mengikut Rajah. 3 pada voltan bekalan yang sama memerlukan syarat berikut untuk dipenuhi: R1 = R2 = 20*R4 (dengan R3 " R4); R4 = 470.. 2000 Ohm, (2) atau R1 = 20*R4; R2 = 10*R4 (dengan R3 ~= R4); R4 = 470...2000 Ohm; R3 <= 1000 Ohm. (3) Hanya jika syarat (1), (2) atau (3) dipenuhi, litar CG akan berkelakuan seperti yang diterangkan di atas. Pemilihan nilai perintang bias dibuat menggunakan cadangan daripada [3]. Rintangan keluaran CG (Rajah 3) hampir sama dengan R3.
Lata penampan untuk CG tersebut boleh digunakan sama seperti dalam [2]. Walau bagaimanapun, perlu sentiasa diingat bahawa peringkat penimbal boleh membezakan (dan dalam beberapa kes mengintegrasikan) isyarat input, yang membawa kepada herotan bentuk gelombang dalam kes isyarat sinusoidal. Skim CG di atas boleh disyorkan untuk kegunaan meluas dalam reka bentuk radio amatur. Terutamanya berjaya, pada pendapat penulis, adalah rajah dalam Rajah. 3, mempunyai output RF 50-ohm (dengan penarafan R1=R2=10 kOhm, R3=51 Ohm). Litar CG ini, mengikut klasifikasi [5], "dua mata", mampu beroperasi pada kedua-dua harmonik pertama dan ketiga kuarza. Sebagai contoh, kuarza RK-169 dalam litar yang ditunjukkan dalam Rajah. 3 (R3=51 Ohm) dijana dengan frekuensi 27411 kHz pada C3=51 pF, dan dengan frekuensi 9142,42 kHz pada C3=330 pF, manakala frekuensi 27,41 MHz ditunjukkan pada badan kuarza. Sekarang mari kita lihat penjana yang direka oleh pengarang berdasarkan prototaip - penjana Pierce, yang merupakan penjana dengan gandingan kapasitif melalui kapasitor C2 dan C4 (Rajah 4).
Resonator kuarza, apabila beroperasi dalam pengayun Pierce, mempunyai reaktans induktif, jadi pengayun sedemikian beroperasi dalam julat frekuensi yang terletak di antara frekuensi siri fs dan resonans kuarza fp selari. Menurut [4], kuarza dalam penjana ini menjana pada frekuensi yang hampir dengan fp, tetapi dalam [6] diperhatikan bahawa frekuensi penjanaan lebih dekat kepada fs daripada fp. Dalam hal ini, membahagikan CG tersebut kepada penjana resonans bersiri dan selari tidak berjaya sepenuhnya kerana pergantungan frekuensi yang dijana pada nilai kereaktifan yang disertakan dalam litar (contohnya, dalam Rajah 5 ini adalah C2 dan C4).
Dalam Rajah. 4, perintang R1 dan R2 membentuk pembahagi voltan untuk mencipta voltan pincang yang diperlukan untuk tapak transistor VT1. Untuk mendapatkan kestabilan suhu tinggi bagi titik operasi, litar DC OOS R3-C3 digunakan. Kapasitor C1 dan C3 menyekat kapasitor; jika ia mempunyai kapasitans yang mencukupi, ia tidak menjejaskan frekuensi CG. Pada masa yang sama, kapasitor C2 dan C4 terlibat secara langsung dalam penjanaan ayunan, dan frekuensi bergantung pada kapasitansinya. Rintangan reaktans (induktif) induktor L1 adalah sangat tinggi (jauh lebih besar daripada reaktansi kapasitor C2, C4 dan kuarza ZQ1), oleh itu peranan induktor L1 dalam litar Pierce CG dikurangkan semata-mata kepada pemisahan arus langsung dan HF. . Atas sebab ini, L1 boleh digantikan oleh beberapa sumber arus lain (walaupun perintang). Perlu diingatkan terutamanya bahawa penggunaan pencekik sedemikian (terutamanya dengan nilai faktor kualiti Q yang tinggi) dalam beberapa kes boleh menyebabkan pengujaan penjana tidak sama sekali pada frekuensi kuarza. Pengenalan pendikit mengurangkan kebolehpercayaan CG, jadi jika boleh lebih baik untuk meninggalkannya. Gambar rajah kerja CG ditunjukkan dalam Rajah. 5. Dengan memilih kapasitansi kapasitor C2=C3 cukup kecil, kita memperoleh penjanaan pada harmonik ketiga kuarza. Apabila kapasiti ini meningkat, gambar yang ditunjukkan dalam Rajah 2 mula berulang. XNUMX, dan untuk nilai kapasitansi yang cukup besar ini, kami memperoleh penjanaan pada harmonik pertama kuarza. Transistor VT2 dan VT3 digunakan sebagai lata penimbal, yang terdiri daripada pengikut pemancar yang disambungkan satu demi satu. Perintang R3 dan R7 adalah anti-parasit dan berfungsi untuk meningkatkan kestabilan lata penimbal. Jika kita menerima bahawa C2 = C3, maka apabila CG beroperasi pada harmonik ketiga, kapasitansi ini boleh ditentukan daripada ungkapan C2 = C3 = L, (pF) di mana L ialah panjang gelombang untuk harmonik ketiga, m. Untuk operasi yang boleh dipercayai pada harmonik pertama, kapasitansi ini mesti dipilih 3, atau lebih baik lagi 5 kali lebih besar. Dalam Rajah. Rajah 6 menunjukkan gambar rajah lampiran RF pada voltmeter dengan impedans masukan yang tinggi, dengan bantuan voltan RF pada pengumpul VT1 ditentukan menggunakan graf penentukuran (Rajah 5). Kotak atas set disambungkan kepada voltmeter rintangan tinggi (RBX>1 MOhm) dalam mod pengukuran voltan DC.
Data yang diperoleh untuk salah satu kuarza harmonik (46,516 MHz) dibentangkan dalam Jadual 1. Seperti yang dapat dilihat dari jadual, untuk kuarza pada frekuensi kira-kira 50 MHz, kapasitansi yang ada pada papan litar dan transistor itu sendiri adalah mencukupi. Untuk kuarza pada 27 MHz, penjanaan pada harmonik ketiga tidak diperhatikan jika tiada C2 dan C3.
Transistor bipolar (BT) yang digunakan untuk membina pengayun kuarza (CG) dicirikan oleh kemuatan yang agak besar antara elektrod (Sbe, CKg, Ske), yang wujud dalam transistor itu sendiri. Kami akan memanggilnya sebagai kapasitans dalaman transistor. Oleh kerana kapasiti dalaman BT yang ketara, operasi CG pada transistor ini ditentukan bukan sahaja oleh kemuatan kapasitor, tetapi juga oleh kapasitans dalaman BT. Transistor kesan medan gelombang mikro (FET) dengan satu atau dua pintu bertebat mempunyai kapasitans dalaman yang sangat kecil, yang merupakan susunan magnitud (atau lebih) lebih kecil daripada kapasitansi dalaman RF BT. Oleh itu, operasi CG pada gelombang mikro DC akan ditentukan terutamanya oleh kapasitansi kapasitor, serta oleh kapasitans parasit pemasangan. Litar CG yang dicadangkan pada PT (Rajah 7) adalah berdasarkan pengikut sumber. Oleh kerana PT gelombang mikro dengan dua pintu bertebat paling banyak digunakan pada masa ini, dan untuk membandingkan operasi CG pada transistor bipolar dan kesan medan, PT satu pintu diperlukan, PT seperti itu diperolehi daripada satu pintu dua dengan menyambungkan pintu gerbangnya bersama-sama. Memandangkan PT gelombang mikro terpakai beroperasi dalam julat frekuensi sehingga beberapa gigahertz, mereka sangat terdedah kepada pengujaan diri (jejak yang dicetak pada papan "berfungsi" sebagai sejenis litar gelombang mikro).
Untuk menghapuskan pengujaan diri, penulis menggunakan perintang SMD anti-parasit dengan rintangan rendah, nilai yang dipilih secara eksperimen (dalam Rajah 7 ini adalah R3 dan R4). Perintang SMD sedemikian dipateri pada pin PT, dipendekkan kepada panjang minimum yang mungkin untuk pemasangan.Untuk menghapuskan peralihan dalam kekerapan CG semasa pengukuran, lata penimbal bagi pengikut sumber dan pemancar yang disambungkan secara bersiri disambungkan kepadanya. Gambar rajah lengkap CG yang dikaji pada gelombang mikro DC ditunjukkan dalam Rajah. 8. Lata penimbal ini mempunyai sifat yang jauh lebih baik daripada lata penimbal pada HF BT (Rajah 5).
Pada pandangan pertama, litar CG pada BT dan PT adalah sama dalam prinsip operasi (kedua-dua litar dibuat berdasarkan pengikut voltan jalur lebar), tetapi eksperimen telah menunjukkan bahawa ia berkelakuan berbeza. Dalam CG pada BT (Rajah 1), dengan kapasitansi tertentu (kecil) kapasitor dalam litar pemancar transistor, penjanaan berlaku pada harmonik ketiga. Apabila kapasiti kapasitor meningkat, penjanaan masih berlaku pada harmonik kuarza yang sama. Dan hanya dengan peningkatan selanjutnya dalam kapasitansi kapasitor yang ditentukan, penjana bergerak ke kawasan ayunan kompleks. Zon ayunan kompleks biasanya diperhatikan dalam julat perubahan yang agak sempit dalam kemuatan kapasitor (pecahan ... unit picofarads). Di rantau yang sama terdapat puncak (maksimum) voltan keluaran. Peningkatan selanjutnya dalam kapasitansi kapasitor membawa kepada penjanaan kuarza pada harmonik mekanikal pertama. Dalam CG pada PT gelombang mikro, apabila menggunakan kuarza frekuensi rendah yang mencukupi (contohnya, dengan harmonik mekanikal pertama kira-kira 9 MHz), perubahan keadaan yang diterangkan di atas tidak diperhatikan sama sekali, yang boleh, kepada anggaran pertama, dijelaskan oleh kapasiti dalaman yang sangat kecil bagi PT. Untuk menguji andaian ini menggunakan kapasitor yang disertakan khas (6,8 pF), ditunjukkan dalam Rajah. 7 dan 8 sebagai Szi, kemuatan transistor yang sepadan telah ditingkatkan secara buatan, yang menjadikan operasi CG pada BT dan PT setanding. Data untuk CG pada DC (frekuensi dan voltan keluaran) tanpa kapasitor dibentangkan dalam Jadual 2. Dalam jadual Rajah 3 menunjukkan data untuk kes apabila kapasitor tambahan dengan kapasiti 6,8 pF dipasang. Dalam kes ini, kuarza yang sama (27668 kHz) digunakan, serta perintang R1=R2=20 kOhm. Selepas memasang kapasitor tambahan Szi, CG berkenaan mula berkelakuan sama dengan CG pada BT. Jika CG pada PT beroperasi dengan kuarza frekuensi tinggi (contohnya, kuarza dengan harmonik mekanikal pertama kira-kira 15 MHz), maka kapasiti dalaman PT itu sendiri (Szi) sudah cukup mencukupi untuk operasi biasa CG . Data untuk CG dengan kuarza frekuensi tinggi dibentangkan dalam jadual. 4 (pada 46,516 MHz). Dalam kes ini, R1=R2=20 kOhm. Kebergantungan frekuensi dan voltan keluaran pada nilai C3 dari jadual. 2 dan 3 dibentangkan secara grafik dalam Rajah. 9 dan 10, dan dari jadual. 4 - dalam Rajah. sebelas.
Nota: 1 Pada C3=20 pf terdapat zon ayunan dua frekuensi. 2 Jika R1=R2=1 MOhm, penjanaan berlaku hanya pada frekuensi 15,52 MHz Transistor peringkat penjana dan penimbal bagi semua litar CG yang dianggap beroperasi pada tahap isyarat RF yang ketara, dan oleh itu memperkenalkan herotan tak linear yang ketara. Pada output CG, harmonik elektrik isyarat juga hadir pada tahap yang ketara. Kekerapan harmonik ini ialah bilangan integer kali lebih besar daripada frekuensi asas (iaitu, harmonik pertama). Apabila kuarza beroperasi, sebagai contoh, pada frekuensi 9 MHz, frekuensi 18, 27, 36, 45 MHz, dsb. juga akan hadir pada output CG. Walau bagaimanapun, sebagai peraturan, harmonik yang lebih tinggi ini adalah susunan magnitud atau lebih lemah daripada harmonik pertama. Harmonik mekanikal kuarza bukanlah bilangan integer kali lebih besar daripada satu sama lain. Oleh itu, harmonik mekanikal pertama dan ketiga kuarza akan berbeza dalam kekerapan dengan faktor yang tidak sama dengan tiga. Menggunakan ciri harmonik mekanikal kuarza ini, adalah mungkin untuk membezakan antara harmonik mekanikal sebenar dan harmonik elektrik. Sebagai contoh, menggunakan data daripada Jadual 1, kita memperoleh nisbah kekerapan f3/f1 = (46518,46+46518,15)*2/(2*(15516,82+15513,54))=46518,3/15515,18=2,998 (4) Kekerapan resonator pada harmonik mekanikal ditentukan, mengikut [9], oleh ungkapan fn = n(1 -Yn)*f1, (5) di mana fn ialah kekerapan harmonik mekanikal ke-n kuarza, n ialah nombor harmonik yang sepadan (dalam kes ini integer ganjil), f1 ialah kekerapan harmonik mekanikal pertama kuarza, Yn ialah faktor pembetulan bergantung kepada nombor harmonik. Sebagai contoh, Y3=0,001 [9] Oleh itu, ungkapan (5) untuk harmonik mekanikal ketiga mengambil bentuk: f3=3*(1-0,001)*f1, (6) dari mana f3/f1 = 3*(1 -0,001) = 2,997 (7) Oleh kerana nilai berangka ungkapan (4) dan (7) secara praktikal bertepatan, kita boleh mengatakan bahawa penjanaan dalam penjana adalah mungkin pada kedua-dua harmonik mekanikal pertama dan ketiga kuarza. Rantau ayunan kompleks (Rajah 2) wujud dalam semua litar CG yang dibincangkan di atas. Ia boleh dikesan dengan menyambungkan osiloskop kepada output CG. Gambar kompleks diperhatikan pada skrin, jauh dari sinusoid biasa. Dalam zon ayunan kompleks, ayunan kedua-dua harmonik mekanikal pertama dan ketiga wujud bersama. Peningkatan dalam kapasitansi kapasitor sepadan (C3) membawa kepada penurunan amplitud harmonik ketiga dan peningkatan dalam amplitud yang pertama. . Dalam semua CG yang dipertimbangkan, apabila menjana pada harmonik mekanikal pertama, voltan keluaran ternyata lebih tinggi sedikit daripada apabila menjana pada harmonik ketiga. Ayunan dengan frekuensi harmonik mekanikal pertama sentiasa "lebih kuat" daripada ayunan dengan frekuensi ketiga, oleh itu, voltan keluaran CG meningkat di kawasan ayunan dua frekuensi dengan peningkatan kapasitansi "kawalan. ” kapasitor (C3). Meningkatkan kapasitansi kapasitor "kawalan" di luar zon ayunan dua frekuensi membawa, sebaliknya, kepada penurunan voltan keluaran penjana. Perbezaan yang diperhatikan dalam operasi CG pada BT dan PT, serta operasi anomali CG pada PT dalam hal menggunakan kuarza frekuensi rendah yang mencukupi, adalah disebabkan oleh perbezaan dalam nilai Sbe untuk BT dan Szi untuk PT (Sbe"Szi). Jika kita membandingkan Sbe dan Szi dengan menyambungkan Sdop kemuatan tambahan (Sdop ~= Szi) antara pintu dan punca PT, CG pada BT dan PT bermula untuk berkelakuan lebih kurang sama. Memandangkan semua litar CG yang dibincangkan di atas beroperasi pada kedua-dua harmonik mekanikal pertama dan ketiga bagi kuarza, litar kuarza setara boleh digunakan untuk analisis, ditunjukkan dalam Rajah 12.
Menggunakan litar kuarza sedemikian, seseorang boleh membayangkan litar setara penjana DC mengikut Rajah. 13.
Semua litar CG yang dipertimbangkan tidak mengandungi sebarang litar berayun (resonan), kecuali untuk kuarza itu sendiri. Ini sangat memudahkan pembuatan dan penalaan CG harmonik tersebut dengan memilih terutamanya hanya kapasiti kapasitor "kawalan". Kesusasteraan
Pengarang: V.Artemenko, UT5UDJ, Kiev
Kebisingan lalu lintas melambatkan pertumbuhan anak ayam
06.05.2024 Pembesar suara wayarles Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Cara Baharu untuk Mengawal dan Memanipulasi Isyarat Optik
05.05.2024
▪ Cecair yang menjimatkan tenaga selama 20 tahun ▪ NASA beralih sepenuhnya kepada enjin roketnya ▪ Kapasitor filem ECQUA kelas X2
▪ bahagian tapak Pensintesis frekuensi. Pemilihan artikel ▪ artikel kesan selepas itu. Ensiklopedia ilusi visual ▪ artikel Mesin fotostat buatan sendiri. Makmal Sains Kanak-Kanak
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini