Главная Промышленная автоматика.

ми емкостей Е8-4 или универсальными измерителями параметров Е7-9. Е7-П.

Для измерения емкостного отношения, динамических емкости и иидуктивиости резонаторов следует измерить изменение частоты АД при котором будет максимум передачи напряжения или нулевой сдвиг фазы при включении последовательно с резонатором конденсатора с емкостью Ci.


Рис 13.2. Зависимость отклонения частот /m{fr) от частоты последовательного резонанса от добротности кварцевого резонатора

Используя выражениедля расстройки Aei=A/i j- mf„= - Xyif

(1 Xyi) = Co/(Ci + Co) с учетом того, что Ху = XciVXc,l = = - Co/Cl, получаем расчетные формулы для определения параметров резонатора:

m2A/i (l + Ci/Co) „; C„=2A/i(Co + Ci) „; I 1

Значение динамического сопротивления /?„ можно определить методом замещения или рассчитать по измеренным величинам Ubux и t/flx прн отсутствии конденсатора С1:

Соответственно можно определить добротность кварцевого резона-

2л/„Ск/?„ 4яД/1(Со+С1)/?„ 212

Способ измерения с помощью пассивного четырехполюсника обеспечивает высокую точность измерения, но является трудоемким.

Более производительным является генераторный (осциллятор-иый) способ, прн котором измеряемый резонатор возбуждается в генераторной схеме последовательчого резонанса. В качестве измерительной схемы генератора обычно используется двухтранзисторная схема с включением измеряемого кварцевого резонатора в цепь обратной связи между двумя резисторами с малыми сопротивлениями (рнс. ia.3). Один нз каскадов генератора, обычно второй имеет перестраиваемый колебательный- контур, настройкой которого на максимум показаний напряжения t/j обеспечивается режим генератора вблизи последовательного резонанса.

У-й каскад еенератпра



Z-й каскад генератора

Рис. 13.3. Схема измерения параметров кварцевых резонаторов в активном (генераторном) режиме

Процесс измерения динамических параметров резонатора аналогичен описанному выше способу пассивного четырехполюсника. По такой схеме построены приборы типа ТГК [79], предназначенные для настройки кварцевых резонаторов в диапазоне частот от 500 Гц до 105 МГц вблизи последовательного резонанса и допускающие измерение динамического сопротивления резонаторов до 30 МГц. Основные параметры приборов типа ТГК приведены в табл. 13.11. В таблице указаны данные для резонаторов с добротностью не менее 50-10.

Воспроизводимость частоты можно повысить при использовании фазовой индикации. В этом случае можно получить большую точность измерения частоты, примерно ± 0,5-10-°. В некоторых приборах частота генератора автоматически настраивается на частоту, прн которой фазовый сдвиг на резонаторе равен нулю, с помощью фазового дискриминатора. Фазовые способы индикации н настройки измерительного генератора используются в ряде приборов для нз-мерення параметров резонаторов.

Приведем параметры одного из таких приборов для диапазона частот 10-150 МГц.

Воспроизводимость частоты в одном приборе не хуже ± (5-10- +

+ 57), а в различных приборах данного типа не хуже ± (5-10- + 30 q

+ -joq)- Точность измерения динамических нндуктивностей и емкости резонаторов до 100 МГц ± 5% для частот 100-150 МГц ± 10%. Диапазон измеряемых динамических сопротивлений 5-400 Ом с



Таблица 13.11. Параметры приборов ТГК

Показатель

ТГК-1

ТГК-2

ТГК-3

тгк-«

Диапазон частот, кГц

0,5-70

50-110

110-

30-10-

-30-10

-105-10

Точность воспроизведе-

±1

±2

±2

±2

ния частоты, 10-5

Диапазон измерения ди-

100-200Х

10-50-10

5-300

намического сопротив-

ления. Ом

Погрешность измерения

±15

±20

сопротивления, %

+ \ Ом)*

Потребляемая мощность.

Масса, кг

12,5

Габаритные размеры.

355х275х

400х290х

420x264 X

300 X 464 X

х230

Х225

к 240

х240

точностью-Ь (6% + 1 Ом) для частот I0-I00 МГц и-Ь (10%-Ь2Ом) для частот 100-150 МГц.

Высокую точность измерения эквивалентных параметров резонаторов обеспечивает метод свободных затухающих колебаний. Этот метод измерений основан иа зависимости времени затухания свободных колебаний от добротности резонатора. Действительно, измеряя время t, прн котором свободно затухающие колебания уменьшаются с амплитуды Л„ до амплитуды Ау, можно найтн значение добротности резонатора:

Для определения указанным методом эквивалентных параметров резонатора необходимо измерить эквивалентную добротность резонатора с учетом последовательного включения с резонатором эталонного активного сопротивления /?доп-

По двум значениям добротиостей, Q„i и Q„2, можно найтн значение динамического сопротивления резонатора

/?к-

а по известным значениям частоты добротности и динамического сопротивления легко найтн величины Z-„ и С,,.

Метод свободных затухающих колебаний обеспечивает высокую точность измерений, особенно прецизионных резонаторов. На этом методе созданы измерители эквивалентных параметров резонаторов: в диапазоне частот 10 - 1000 кГц -ИПР-1; в диапазоне частот 10-30 МГц - ИПР-2.

Приборы обеспечивают погрешность, %:

добротности........... -£-3

эквивалентного сопротивления ...... 3-4

реактивных параметров........±6-7

Для измерения расстройки достаточно измерить частоту в данном генераторе, по известным т, /„ вычислить значение

По известной расстройке могут быть вычислены величины кв=Л</(1-е):

Мощность, рассеиваемую в резонаторе, можно вычислить, измерив напряжение на резонаторе:

-=X,j([.(.-.)-)P+.}-

Напряжение на резонаторе необходимо измерять селективным мнк-ровольтметром.

Приложение 1. Основные обозначения и сокращения

Ri, - динамическое сопротивление кварцевого резонатора /?„в - активное сопротивление кварцевого резонатора прн

расстройке при последодательиом замещении -<кв - реактивное сопротивление кварцевого резонатора при расстройке прн последовательном замещении Lf, - динамическая индуктивность кварцевого резонатора Ск - динамическая емкость кварцевого резонатора Со - статическая емкость кварцевого резонатора Qk - добротность кварцевого резонатора Х(- - сопротивление статической емкости кварцевого резонатора

т - емкостное отношение кварцевого резонатора /к - частота последовательного резонанса кварцевого резонатора

а/ - температурный коэффициент частоты «п, - температурный коэффициент емкостного отношения е - расстройка относительно последовательного резонанса «о - начальная расстройка

еу - расстройка при включении управляющего элемента Де - изменение расстройки

Ху - приведенное сопротивление управляющего элемента "oeoe-ое - "ратурные коэффициенты 1, 2 и 3-го порядков соответственно лгц - приведенное начальное сопротивление



Ае,-Ае,-

7 - показатель степени зависимости емкости варикапа от напряжения

Фр - контактная разность потедгцналов варикапа

и - приведенное изменение напряжения на варикапе Е„ - начальное напряжение на варикапе Хра - приведенное начальное сопротивление варикапа Aei - приведенная девиация частоты Аса - изменение начальной расстройки при модулиции (сдвиг частоты)

приведенная девиация второй гармоники приведенная девиация третьей гармоники "т - приведенная амплитуда модулирующего напряжения Kf - коэффициент нелинейных искажений Su - крутизна термокомпенсации Ry- управляющее сопротивление генератора Рр - мощность рассеивания в кварцевом генераторе (1) - угловая частота ТЧХ - температурио-частотная характеристика ТККГ - термокомпенсироваиный кварцевый генератор ТСКГ - термостатированный кварцевый генератор ВТХ - вольт-температурная характеристика АРА - автоматическая регулировка амплитуды ТКЧ - температурный коэффициент частоты

КГ - кварцевый генератор АЧГ - активная часть генератора

Приложение 2. Термины и определения

В настоящем справочнике используются термины и определения по ГОСТ 22866-77 и применяемые в технической литературе по кварцевым резонаторам и генераторам (отмечены*).

Интервал рабочих температур, в котором параметры генератора должны оставаться в пределах норм, установленных в нормативно-технической документации.

* Интервал предельных температур, в пределах которого генератор работоспособен.

* Условия эксплуатации, в которых генератор обеспечивает заданные в нормативно-технической документации параметры.

Номинальная частота, установленная нормативно-технической документацией.

Рабочая частота - частота, измеренная в заданном рабочем режиме.

Температура настройки, при которой в процессе изготовления устанавливается или подстраивается рабочая частота.

Точность настройки - максимальное отклонение рабочей частоты генератора от номинальной частоты (или частоты дополнительно оговоренной) при температуре настройки.

Температурно-частотная характеристика (ТЧХ) - зависимость рабочей частоты генератора от окружающей температуры.

Температурная нестабильность частоты-изменение рабочей частоты, вызванное изменением окружающей температуры.

Нестабильность частоты от напряжения питания - изменение рабочей частоты генератора, вызванное изменением напряжения питания.

Нестабильность частоты от нагрузки - изменение рабочей частоты КГ, вызванное изменением сопротивления нагрузки, измеренное в заданном рабочем режиме.

Кратковременная нестабильность частоты-случайные нзмеиеиия частоты КГ относительно рабочей за заданный интервал времени.

Долговременная нестабильность частоты - изменение рабочей частоты КГ за заданный интервал времени, происходящее в заданном режиме и вызванное необратимыми изменениями, происходящими в элементах КГ.

* Нестабильность частоты от воздействия различных дестабилизирующих факторов - изменение рабочей частоты КГ в процессе и после воздействия различных дестабилизирующих факторов.

* Суммарная нестабильность частоты - общее изменение частоты КГ от воздействия дестабилизирующих факторов, оговоренных в нормативно-технической документации.

Допускаемое отклонение частоты - максимальное отклонение частоты КГ, работающего в заданных условиях относительно номинальной частоты при воздействиях дестабилизирующих факторов.

Мощность, потребляемая в установившемся режиме, - максимальная мощность, которую потребляет КГ от источника питания после установления рабочей частоты.

Мощность, потребляемая во время включения - максимальная мощность, которую потребляет КГ от источника питания до момента установления рабочей частоты.

Время установления частоты - интервал времени, за который устанавливается частота после включения КГ с заданной точностью от установившегося значения.

* Время готовности - интервал времени, за который частота КГ оказывается в пределах заданного допуска.

Перестройка частоты - преднамеренное изменение частоты КГ. Погрешность коррекции частоты YS относительно номинальной илн дополнительно оговоренной частоты.

* Периодичность коррекции частоты - интервал времени, по истечении которого необходима коррекция частоты для обеспечения оговоренного в нормативно-технической документации допускаемого отклонения частоты.

* Сопротивление нагрузки - значения активных и реактивных сопротивлений на выходе КГ.

* Выходное напряжение - напряжение рабочей частоты, измеряемое на нагрузке.

* Уровень гармонических составляющих - отношение напряжения гармонических составляющих к выходному напряжению КГ.

Паразитные колебания - колебания определенных частот, появляющиеся на выходе КГ и ие являющиеся гармоническими составляющими напряжения рабочей частоты.

* Девиация частоты - изменение частоты КГ прн воздействии определенного модулирующего напряжения.

* Разнос частот - разность максимальной и минимальной частот КГ, соответствующих частотам отжатня fa и иажатия f.

Модуляционная характеристика - зависимость рабочей частоты КГ от амплитуды модулирующего сигнала.

* Коэффициент нелинейных искажений, - характеризующий искажение модулирующего сигнала из-за нелинейности модуляционной характеристики КГ.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [35] 36 37 38

0.0038