Виберіть свою мову

У радіоаматорський літературі [1, 2, 3] наводилося кілька методик по налаштуванню кварцових фільтрів. Всі вони приблизно однакові і зводяться до попереднього макетування з метою вимірювання параметрів кварцу і досить великим обсягом громіздких математичних обчислень. Тим не менш, після монтажу, одержувана амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) фільтра, як правило, вельми далека від бажаної. Очевидно, позначається розкид параметрів елементів фільтра і важко враховуються монтажних ємностей. В результаті доводиться затрачати багато часу на корекцію АЧХ підбором ємностей фільтра та узгоджувальних резисторів.

Виходячи з вищевикладеного, виникла ідея відмовитися від розрахунків взагалі. Оскільки, їх результати недосконалі і замість макетування обмежитися перевіркою працездатності, власне, кварцових резонаторів (для цього досить простого генератора на одному транзисторі і осцилографа), а налаштування основних параметрів фільтру виробляти, використовуючи конденсатори змінної ємності (КПБ).


Рис.1 Кварцові фільтри з "паралельними" ємностями

Стрілками АА і ВВ показаний другий варіант включення КПЕ. Резистори R1, R4 (0... 300 Ом) встановлюються за наявності великих викидів на АЧХ. Конденсатор С4* підбирається в межах від 0 до 30 пФ.

З метою мінімізації кількості конденсаторів, були обрані схеми фільтрів, які містять тільки паралельні ємності, рис.1. Оскільки фільтри симетричні (щодо їх входу-виходу), виявилося можливим використовувати здвоєні КПЕ від радіомовних приймачів ємністю 12 - 495 пФ. Крім цього, знадобиться ще один, заздалегідь проградуйований в пФ, односекційна змінний конденсатор.

Налаштування фільтру зводиться до наступного

Для установки може знадобитися прилад для вимірювання амплітудно-частотних характеристик Х1-38 або йому подібний. Я ж використовую осцилограф і саморобну приставку (див. нижче).

Спочатку всі конденсатори встановлюються в положення, відповідне ємності 30... 50 пФ. Контролюючи АЧХ фільтра на екрані приладу, обертанням конденсаторів в невеликих межах, домагаємося необхідної смуги пропускання. Потім, підстроюванням змінних резисторів (використовувати тільки безиндукционные, наприклад, СП4-1) на вході і виході фільтра, намагаємося вирівняти вершину АЧХ. Наведені вище операції повторюються кілька разів до отримання бажаної АЧХ.

Далі, замість кожної окремої секції КПЕ, припаюємо заздалегідь проградуйований конденсатор, з допомогою якого намагаємося оптимізувати АЧХ фільтра. За його шкалою визначаємо ємність постійного конденсатора і робимо заміну. Таким чином, всі секції КПЕ, по черзі, замінюються конденсатори постійної ємності. Точно також чинимо з змінними резисторами, які згодом замінимо на постійні.

Остаточна "доведення" фільтра проводиться безпосередньо за місцем, наприклад, в трансивері. Після установки фільтра в трансивер можливо буде потрібно корекція номіналів цих резисторів, при цьому, для оптимального узгодження фільтра з виходом змішувача і входом РЕЧНИКА, ГКЧ і осцилограф необхідно підключати згідно схеми, наведеної на рис.2.


Рис.2 Підключення кварцового фільтра для остаточної настройки

За описаною методикою було виготовлено кілька фільтрів. Хочеться відзначити наступне. Налаштування трьох або чотирьох кристальних фільтрів при деякій навичці займає не більше години, однак з 8-ми кришталевими фільтрами витрати часу набагато вище. При цьому, спроби попередньої настройки спочатку двох окремих 4-х кристальних фільтрів, а потім їх стикування - виявилися марними. Найменший розкид їх параметрів (а це завжди має місце) призводить до спотворення результуючої АЧХ. Цікаво також відзначити, що теоретично рівні ємності (наприклад, С1=C3, на рис. 1а; С1=С7; C3=С5, на рис.1б) після налаштування градуйованим КПЕ за оптимальною АЧХ мали помітний розкид.

На мій погляд, перевагою цієї методики є її наочність. На екрані приладу добре видно яким чином змінюється АЧХ фільтра в залежності від зміни ємності кожного конденсатора. Наприклад, з'ясувалося, що в окремих випадках цілком достатньо поміняти ємність одного конденсатора (за допомогою реле) з тим, щоб змінити смугу пропускання фільтра без особливого погіршення її прямокутності.

Як вже зазначалося вище, для налаштування фільтру використовується осцилограф С1-77 і перероблена приставка для вимірювання АЧХ [4].

Чому саме С1-77? Справа в тому, що на його бічній стінці є роз'єм, на якому присутній пікоподібне напруга генератора розгортки. Це дозволяє спростити саму приставку і виключити з її схеми генератор пилкоподібної напруги (ДПН). Тому, відпадає необхідність у додатковій синхронізації і стає можливим спостереження стабільної АЧХ при різних длительностях розгортки. Очевидно, що можна пристосувати і осцилографи інших типів, може бути після невеликого доопрацювання.

Оскільки, спрощена приставка використовується тільки при роботі з кварцевими фільтрами поблизу частоти 8 МГц, то всі інші піддіапазони з неї були виключені.

Також, у приставці, потрібно трохи збільшити вихідну напругу. Для цього достатньо переробити вихідний каскад в резонансний. Він повинен налаштовуватися в резонанс кожен раз після того, як до його виходу буде підключатися новий фільтр.

Схема доопрацьованій приставки наводиться на рис.3. З-за вносяться "паразитних" ємностей всі з'єднання між досліджуваним фільтром і приставкою слід здійснювати короткими провідниками, довжиною не більше 10 див.


Рис.3 Приставка до осцилографу для налаштування кварцових фільтрів

Література

1. Ст. Жалнераускас. Серія статей "Кварцові фільтри" Журнал "Радіо" № 1, 2, 6 1982 р., № 5, 7 1983 р.
2. С. Бунін, Л. Яйленко "Довідник коротковолновіка" изд. "Техніка" 1984 р.
3. Ст. Дроздов "Короткохвильові приймачі" изд. "Радіо і зв'язок" 1988 р.
4. Журнал "Радіо" №5 1993 р. "Генератор хитної частоти"

Автор: Ф. Шарапов, RA4PC р. Леніногорськ; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru