Генератор, частота якого стабілізована кварцовим резонатором, є обов'язковим вузлом для більшості сучасних приймачів і трансіверов, а також для вимірювальних приладів. У цьому огляді наведено варіанти можливого виконання подібних генераторів на частоти від одиниць до десятків мегагерц.
Перш ніж переходити до практичних схем, зазначимо, що для широко поширених кварцу основна робоча частота зазвичай не перевищує 10... 15 МГц. Обумовлено це труднощами у виготовленні (при серійному виробництві) дуже тонких кварцових пластин з високим ступенем паралельності робочих сторін. Останнє, зокрема, сильно впливає на моночастотность резонатора (відсутність паразитних резонансів, особливо поблизу основної робочої частоти).
Стосовно до генераторам наявність таких резонансів може призвести до порушення резонатора не на тій частоті, що вказана на його корпусі, або до стрибка частоти генератора при зміні зовнішніх умов (температура, опір навантаження тощо). Якщо частота, зазначена на корпусі кварцового резонатора, вище 15 МГц, то з високим ступенем імовірності цей резонатор гармониковый, і його основна частота в три або навіть п'ять разів нижче "номіналу".
В генераторі, схема якого показана на рис.1, кварцовий резонатор порушується на основній частоті [1]. Для його стійкої роботи опір навантаження (вхідний опір наступного каскаду) повинно бути не менше 1 кОм. При цьому високочастотне напруга на виході генератора буде не менше 0,5 В (тут і далі - ефективне значення).
Рис.1
Номінали конденсаторів С3, С4 і резистора R4 залежать від робочої частоти кварцового резонатора. Для смуги частот 1...3 МГц вони повинні бути відповідно 270 пФ, 180 пФ і 3,3 кОм; для 3...6 МГц - 180 пФ, 120 пФ і 3,3 кОм; для 6...10 МГц - 180 пФ, 120 пФ і 2,2 кОм; для 10...18 МГц - 150 пФ, 68 пФ і 1,2 кОм; для 18...21 МГц - 68 пФ, 33 пФ і 680 Ом.
Як прийнято говорити в таких випадках, при справних деталях і безпомилковому монтажі генератор налаштування не вимагає (за винятком, бути може, деякої корекції робочої частоти підстроюванням конденсатора С2). Якщо при виконанні двох названих вище умов генератор все ж не заробив, то єдиною причиною цього може бути невисока активність кварцового резонатора. В цьому випадку його слід замінити на інший, або спробувати "погратися" з номіналами конденсаторів C3 і С4. Зокрема, може допомогти зміна в ту чи іншу сторону відношення їх ємностей.
На рис. 2 приведена схема генератора, в якому кварцовий резонатор порушується на непарних гармоніках його основної робочої частоти [2]. Як і в попередньому варіанті, вхідний опір наступного каскаду, повинна бути не менше 1 кОм. Вихідна напруга - приблизно 0,5 Ст. Для смуги частот 15...25 МГц ємності конденсаторів С2, C3 і С4 повинні бути відповідно 100, 100 і 68 пФ; для 25...55 МГц - 100, 68 і 47 пФ; для 50...65 МГц - 68, 33 і 15 пФ.
Рис. 2
Котушку L1 намотують дріт діаметром 0,3 мм на каркасі діаметром 5 мм. Вона має підстроєчник з карбонільного заліза (діаметр - 4 мм). Для трьох зазначених вище смуг робочих частот число витком повинно бути відповідно 15, 10 та 7.
Налагоджують генератор підстроюванням котушки 1.1 але стійкої генерації на третій гармоніці основної частоти кварцового резонатора. Якщо цього не відбувається при будь-якому положенні подстроечника, то слід підібрати число витків котушки або спробувати провести цю операцію, встановивши конденсатор С2 з великим або меншим номіналом. Якщо ж і ця операція не допоможе, то швидше за все причиною є низька активність кварцового резонатора (див. вище). Слід зауважити, що далеко не всі резонатори, стійко генеруючі на основній частоті, також стійко працюють і на гармоніках.
Подібний генератор може забезпечити напругу близько 2 на высокоомной навантаженні (наприклад, змішувальний каскад на тразисторе з ізольованим затвором) на більш високій частоті, якщо в ланцюг колектора транзистора VT1 ввести смуговий фільтр, налаштований, наприклад, на другу гармоніку робочої частоти генератора (тобто це буде генератор - удвоитель частоти на одному транзисторі). Котушки індуктивності L2 і L3 такого фільтра намотують дротом діаметром 0,6 мм на каркасі діаметром 5 мм з двома подстроечниками з карбонільного заліза (діаметр 4 мм). Відстань між котушками - 5 мм. Для смуги частот 60...90 МГц число витків повинно бути 9, а для 90...130 МГц - 6. Номінали конденсаторів С6, С7 фільтра - 33 22 пФ відповідно.
Генератор, схема якого показана на рис.3 [3], трохи складніше - він містить коливальний контур. Це дасть відразу дві переваги. По-перше, він має більш високу спектральну чистоту вихідного сигналу. По-друге, він забезпечує більш широкий рівень вихідного сигналу (близько 1 В на навантаженні 100 Ом).
Рис.3
Для смуги частот 1...3 МГц ємності конденсаторів С2, С5 і С6 відповідно дорівнюють 470, 270 і 2000 пФ; для З...10 МГц - 330. 150 і 1500 пФ; для 10...30 МГц - 180. 47 і 330 пФ. Котушка L1 повинна мати при середньому положенні подстроечника таку індуктивність. щоб забезпечити з конденсатором С5 резонанс на робочій частоті. Налагоджують цей генератор стійкої генерації на основній частоті кварцового резонатора або на її третій гармоніці.
Література
- Detlef Lechner, Peter Fink. Kurzwellen sender. - Militarverlag der DDR, 1979.
- G. RJessop. VHF/UHF manual. -RSGB, 1983.
- J-Pavlovec, J. Samur. Krystalove jednotky a oscilatory. - Amaterske Radio (B), 1987. №2, p. 42-61.
- КВ-журнал №1, 1992
Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru