高調波水晶発振器。スキーム、説明

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高調波水晶発振器

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最新のトランシーバーでは、動作周波数に合わせてチューニングの精度を高める必要があります。この要件は、クォーツ周波数安定化を適用することで非常に簡単に確保できます。通常、発電機の水晶振動子は基本周波数（最大20〜22 MHz）で励起されます。これは、水晶振動子には原則としてATカットがあるためです。つまり、水晶振動子は（水晶板の厚さ全体にわたって）せん断振動を使用します。 22MHzの周波数では水晶板の厚さが0,08mm未満であるため、共振器のコストを大幅に増加させずに薄い板を得るのは技術的に困難です。

通常、指定された周波数を超えると、共振器は奇数の機械的高調波で励起されます。この目的のために、容量性1点方式に従って作られたインダクタ（図1）が水晶発振器に含まれています。コイルL1とコンデンサCXNUMXによって形成される結果として生じる並列発振回路は、動作高調波より低いが前の高調波より高い周波数に調整されます。次に、必要な高調波の周波数では、回路の抵抗は容量性を持ち、低い周波数では誘導性になります。その結果、位相と振幅のバランスは、動作高調波でのみ実行されます。

高調波水晶発振器。水晶発振器-容量性XNUMX点
図1。水晶発振器-容量性XNUMX点方式による

原則として、図2に示すように、インダクタを使用せずに1次高調波で水晶共振器を励起することができます。高調波での共振器の励起については、[1]で説明されています。この回路では、クォーツは、ドレイン回路にチョーク（L169）負荷がある高周波電界効果トランジスタのXNUMXつのゲートの間に接続されています。これにより、XNUMX次高調波で水晶を励起するために必要な位相シフトが提供されます。ジェネレータの負荷は、ソース（エミッタ）フォロワを介して接続されます。そうしないと、ほとんどの場合、負荷容量が発振の破壊につながります（XNUMX次高調波の場合）。この発振回路は優れた性能を持っています。 RK-XNUMXタイプの廃止されたクォーツと、最新のクォーツ（ドイツの会社「Jauch」、サンクトペテルブルクのPO「Morion」）の両方を刺激します。

高調波水晶発振器。水晶発振器-インダクタなしで励起
図2。インダクタなしで励起された水晶発振器

回路は、5 ～ 16 MHz の周波数で水晶振動子を使用してテストされました。 5 ～ 9 MHz の共振器を使用する場合、インダクタのインダクタンスを 100 μH に増やす必要がありました。 R1 を使用して 961 番目のゲートの電圧を調整することにより、第 327 高調波で水晶を励起し、回路の出力で必要な発振振幅を実現することができます。 BF359 タイプのダブルゲート電界効果トランジスタの代わりに、KPXNUMX、KPXNUMX を使用することもできますが、すべてのタイプの水晶振動子が XNUMX 次高調波で励起されるわけではありません。

次のスキームでは、図3に示すように、水晶共振器もXNUMX次高調波で励起されます。

高調波水晶振動子。水晶発振器、ダイオードスイッチング付き VT1
図3。ダイオードスイッチングVT1を備えた水晶発振器

回路を注意深く見た無線工学の経験のある読者は、提案された発電機の操作性を疑うかもしれません。コレクタ回路には比較的大きな抵抗（R2）が含まれており、ベースとコレクタの間はわずか100オーム（R1）です。この場合、トランジスタVT1は、ベースとコレクタが回路の共通ワイヤに対して同じ電位を持っているときに、ダイオードスイッチングで使用されます。トランジスタを流れる電流は、コレクタ回路の抵抗によって設定されます。また、抵抗R1は、インダクタL1によって形成される回路の寄生発振とトランジスタのベース-コレクタ接合の容量、および回路の寄生容量を消滅させるためにのみ必要です。トランジスタのhパラメータがその動作モードと周波数に依存するという事実を考慮して、提案された回路は水晶の第100高調波で位相と振幅のバランスを取ります。水晶発振器の負荷は、入力インピーダンスの高いソース（エミッタ）フォロワを介して接続されます。この方式では、真空（RK259、RK-169）と密閉（RK-5）の両方の水晶共振器が励起されます。回路は、16〜1MHzの周波数の水晶でテストされました。一部のタイプの低周波水晶では、振動のより信頼性の高い励起のために、R220を2オームに、静電容量C36を1pFに増やす必要があります。「低アクティブ」クォーツを使用する場合、インダクタL50のインダクタンスを4μHに増やすことが望ましいです。この水晶発振器の要素の比率が不利な場合でも、電力を12Vから315Vに変更すると、306次高調波で水晶を励起することができました。ジェネレーターのトランジスターはタイプKT325、KT355、KT399、KT1、KT2で使用できます。必要なタイプの水晶振動子で動作するようにLXNUMX、CXNUMXを選択し、供給電圧を変更するだけです。

読者の注意を引くために提供される次のスキーム（図4）はやや複雑ですが、巻線製品はありません。この回路では、水晶を RC 回路を使用して第 XNUMX 高調波で励起するときに位相バランスが実行されます。

高調波水晶振動子。巻線レス水晶発振器
図4。製品を巻かない水晶発振器

発振器は差動段で作られています。差動段の左側（回路による）のトランジスタは、共通ベースを持つ回路に従って接続され、右側のトランジスタは共通エミッタを持つ回路に従って接続されます。移相ＲＣ回路Ｒ５−Ｃ３は、トランジスタのコレクタ間に接続される。検討中の回路は発振回路に属します。これは、等価インダクタンスである水晶振動子がないと発振が発生しないためです。この回路では、共振器は 5 ～ 3 MHz の周波数で十分に励起されます。低周波水晶の場合、容量 C5 を 16 pF に増やす必要があります。移相回路の要素を変更すると、抵抗R3 - 10から5オーム、静電容量C10 - 150から3 pFまで、水晶の第0機械高調波で安定した発振を得ることができました。 DA10 トランジスタアセンブリは、一致する高周波トランジスタ KT1、KT306、KT368、KT325、KT355 のペアに置き換えることができます。この回路では、負荷も入力インピーダンスの高いカスケードを介して接続する必要があります。公称供給電圧は 399 V ですが、振動を励起するには、9 ～ 4 V の範囲で「ポンピング」すると便利な場合があります。

文学

トランジスタ上の水晶発振器。 -ラジオ、1977年、N3、p.60。

著者：O。Belousov、チェルカッスイ; 出版物：radioradar.net

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