Эксперименты с кварцевым супергенератором
MINOWA, Makoto, 7N3WVM
На рис.1 приведена схема супергенератора, которая использовалась для экспериментов. Частоты кварцев в исследованиях были 14.218 MHz. Основной элемент, который изменялся в эксперименте - это катушка индуктивности L. Параллельно ей добавлен резистор на 22 кОм для устранения провалов частоты в пределах диапазона. Транзистор в генераторе имеет граничную частоту 80 МГц. В качестве буферного каскада - усилитель на полевом транзисторе. Резистор смещения Rб для первого транзистора равен 100 кОм (при этом значении ток эмиттера составляет 9 мА). Конденсаторы С1 и С2 по 150 пф. В конце эксперимента была попытка изменить номиналы Rб, С1 и С2. Переменный конденсатор - пластинчатый и имеет значение от нескольких пф до 100 пф. Трансформатор Т наматывают на ферритовом кольце диаметром 7 мм. Обмотка выполнена сложенными и скрученными тремя проводами ПЭЛШО 0.2 и содержит 3...4 витка. Концы каждой обмотки соединяются солгасно схеме.
Рис.1
На рис.2 показаны диапазоны регулировки частоты генратора при изменении емкости конденсатора ТС от минимального значения до 100 пф. Для измерений использовался набора катушек индуктивности L c номиналами 5.6, 8.2, 10, 10.39, 11 и 12 мкГн. Для получения индуктивности 10.39 мкГн использовались две последовательно соединенных катушки 10+0.39 мкГн, а для 11 мкГн - 10+1 мкГн. Для наглядности приведена кривая (X1 only) у генератора с одним кварцем. Как видно из графика - для обычного генератора частота изменяется незначительно с увеличением индуктивности. В то же время для супергенератора диапазон регулировки частоты быстро возрастает вплоть до 300 КГц (!) с L=12 мкГн. Тем не менее, мы должны быть осторожны с таким широким диапазоном регулировки частоты из-за ухудшения стабильности.
Рис.2
Рис.3 показывает дрейф частоты для трех значений индуктивности L=10, 10.39, и 11 мкГн. При этом оба кварца включены параллельно, а емкость переменного конденсатора TC=100 пф. Измерения проводились спустя 25 мин после припайки соответствующего контура. После этого включалось питание на генераторе и засекалось время. Как видно, приемлемая стабильность во времени наблюдалась для L=10 мкГн. Для значений с L=10.39 и 11 мкГн частота дрейфует в более широком диапазоне. Это в наибольшей степени зависит от температурного коэффициента индуктивностей. Поэтому я в своей практике остановился на максимальном значении L=10 мкГ. В конечном счете вы можете получить более высокую стабильность при длительном времени прогрева и при использовании катушек индуктивности с небольшими температурными коэффициентами.
Рис.3
Теперь я немного изменяю емкости C1 и C2. Все другие параметры устанавливаются так: Rб=100 кОм, L=10 мкГн, и X1, X2 в параллельном включении. Рис.4 показывает частотный диапазон в зависимости от емкости C1 и C2. С1 и С2 изменялись одновременно. Из графика видно, что частотный диапазон получается шире при увеличении емкости. Измерение с C1=C2=330 пф были невозможными поскольку Vout (выходное напряжение на частотомере) получалось слишком небольшим как показано на рис.5. Номиналы С1 и С2 в 100 и 150 пф наиболее приемлемы на практике в данной схеме.
Рис.4
И, наконец, был изменен номинал базового резистора Rб. Другие элементы были такими: C1=C2=150 пф, L=10 мкГн, и X1, X2 в параллельном включении. Первоначально, Rб был установлен в 100 кОм при токе эмиттера 9 мА. На этот раз, Rб установлен в 200 кОм, при этом ток эмиттера уменьшился до 5.2 мА. Частотный диапазон не изменился хотя Vout(выходное напряжение) снизилось с 0.7 В до 0.3 В. Далее Rб был увеличен до 470 кОм, ток эмиттера уменьшился до 2.4 мA. Тем не менее, Vout получился слишком низкого уровня, менее чем 0.1 В. Поэтому, частотомер не смог измерить частоту сигнала.
Рис.5
В заключение, частотный диапазон около 100 kHz был получен при L=10 мкГн, C1=C2=150 пф, X1 и X2 соединены параллельно и Rб=100 кОм. Устойчивость была приемлемой, но становилась хуже с увеличение индуктивности катушки L. Частотный диапазон получился шире так как C1 и C2 были установлены в больших величинах но не зависел от резистора смещения Rб.
Надо подчеркнуть, что эти результаты - более или менее специфические и зависят от кварцев, использованных в данном эксперименте. Оптимум оценивался для L, C1 и C2 и может отличаться от величин полученных в этом эксперименте если кварц имеет другие параметрами или другие частоты. Поэтому Вы можете провести эксперимент, чтобы оптимизировать параметры для вашего кварцевого резонатора.
Перевод с японского Николая Большакова, RA3TOX