Кварцевый генератор без LC контура
Олег Белоусов, г. Черкассы
Вниманию читателей предлагается схема кварцевого генератора, предназначенного для возбуждения на третьей гармонике кварцевого резонатора. Отличие предлагаемой схемы от широкораспространенной емкостной трёхточки заключается в отсутствии LC контура. В емкостной трёхточке при возбуждении кварца на третьей механической гармонике в коллекторную цепь транзистора автогенератора включают параллельный LC контур. На частоте гармонических колебаний резонатора контур имеет емкостное сопротивление, т. е. его резонансная частота ниже частоты третьей механической гармоники кварца. В результате сопротивление контура имеет емкостной характер на частоте необходимой гармоники, а на основной частоте кварца контур имеет индуктивный характер сопротивления, в результате чего не выполняется баланс фаз и самовозбуждение генератора невозможно на основной частоте резонатора.
В предлагаемой схеме баланс фаз выполняется на гармониках резонатора с помощью RC цепи при отсутствии катушки индуктивности. Для достижения этой цели схема выполнена на дифференциальном каскаде. Левый транзистор дифкас-када включен по схеме с общей базой, правый - по схеме с общим эмиттером. Между коллекторами дифкаскада включена фазосдвигающая RC цепь R5C3. Кварцевый резонатор подсоединен между базой транзистора, включенного по схеме с ОЭ и точкой соединения резистора и конденсатора фазосдви-гающей цепи. В такой схеме создается необходимый баланс фаз для возникновения колебаний на третьей механической гармонике, а в некоторых случаях и на пятой. Если поменять места подключения RC цепи на противоположное, то колебания возникнут только на основной частоте кварца. Рассматриваемую схему можно отнести к осцилляторным, т. к. без кварцевого резонатора, выступающего как реактивность, колебания невозможны. Подключать нагрузку лучше всего к коллектору транзистора, включенного по схеме с ОЭ.
Схема исследовалась на способность возбуждения колебаний на третьей гармонике герметизированных и вакуумиро-ванных кварцевых резонаторов на частоты от 5 до 15 МГц. С низкочастотными кварцами потребовалось увеличить емкость СЗ с 5 до 10 пф. С гармониковыми кварцами на пятой и выше колебания возникали на третьей гармонике, например, с кварцем на 72 МГц, колебания возникали на частоте 43,2 МГц, т. к. основная частота такого резонатора 14,4 МГц, следовательно, третья - 43,2 МГц. При исключении конденсатора СЗ (т. е. использовании емкости монтажа) в схеме возможно возбуждение некоторых типов кварцев на пятой механической гармонике. Для этой цели пригодны высокоактивные резонаторы на частоты от 9 до 11 МГц. При возбуждении кварцев на третьей гармонике исследовалась способность схемы устойчиво генерировать при изменении постоянной времени фазосдвигающей RC цепи. Значение С изменялось в диапазоне от емкости монтажа до 10 пф, а сопротивление резистора от 10 до 150 Ом. Во всех случаях путём подбора R и С удавалось получать устойчивые колебания. Сопротивление нагрузки в экспериментах составляло 10 кОм. Схема работоспособна при изменении напряжения питания от 4 до 12 В, в некоторых случаях (при неблагоприятных соотношениях R и С) колебания удавалось возбудить путём изменения питающего напряжения.
Транзисторную сборку можно заменить аналогичной с другим буквенным индексом или подобранной парой высокочастотных транзисторов, например, 2Т325В. Применяя их, удалось получить такие же результаты, как и с К159НТ1. Конденсатор СЗ типа КД1, конденсаторы С1, С2 типа КМ. Все резисторы -типа МЛТ-0,125.
В заключение необходимо отметить, что предложенная схема не является единственной позволяющей возбуждать кварцевые резонаторы на гармониках без применения катушек индуктивности, существуют и другие схемы. На выбор схемы влияние оказывает наличие тех или иных радиоэлементов, требования к точности установки частоты, к температурной и долговременной стабильности частоты и просто пристрастие разработчика к конкретным схемотехническим решениям.
РадиоХобби N5-2004