Експлуатація, регулювання та налагодження електронних генераторів
4. Стабілізація частоти
Дуже важливою вимогою, що пред'являється до генераторів, є стабільність частоти генерованих коливань. Нестабільність частоти залежить від багатьох чинників, а саме:
- зміна навколишньої температури;
- зміна напруги джерела живлення;
- механічна вібрація і деформація деталей;
- шуми активних елементів.
Нестабільність частоти оцінюється коефіцієнтом відносної нестабільності:
Існує два способи стабілізації частоти:
- параметричний спосіб стабілізації;
- кварцевий спосіб стабілізації.
При першому способі використовується виготовлення деталей з матеріалів, що мало змінюють свої властивості при зміні температури і інших чинників. Використовується екранування і герметизація контурів, висока стабільність джерела живлення, раціональність монтажу і інше. Проте цим методом не можна забезпечити високу стабільність частоти. Відносний коефіцієнт нестабільності частоти коливається в межах від 10-4 до 10-5. Значно більшої стабільності можна досягти, якщо застосувати спосіб кварцевої стабілізації, що грунтується на застосуванні кварцевого резонатора. Кварцеві пластини резонатора мають п'єзоелектричний ефект, який, якщо хто забув, буває двох видів:
- прямий п'єзоефект - при розтягуванні або стискуванні кварцевої пластини на її протилежних гранях виникають рівні за величиною, але протилежні по знаку електричні заряди, величина яких пропорційна тиску, а знаки залежать від напряму сили тиску;
- зворотний п'єзоефект - якщо до граней кварцевої пластини прикласти електричну напругу, то пластина стискатиметься або розтискатиметься залежно від полярності прикладеної напруги.
Еквівалентна схема кварцевого резонатора показана на рисунку 7, а залежність реактивного опору від частоти – на рисунку 8.
Рисунок 7 - Еквівалентна схема кварцевого резонатора
Рисунок 8 - Залежність характеру опору від частоти
Особливо не вдаючись до подробиць теорії ланцюгів, з рисунку 7 видно, що кварц може бути еквівалентом, як послідовного коливального контура, так і паралельного. Це також видно з рисунку 8. На частоті f01 відбувається резонанс напруги. Ця частота визначається за формулою:
На частоті f02 відбувається резонанс струмів, яка визначається за формулою:
Таким чином, кварцевий резонатор можна включати замість конденсатора, або замість котушки в контурі. При використанні кварцевого способу стабілізації коефіцієнт відносної нестабільності досягає від 10-7 до 10-10.