Главная Промышленная автоматика.

Нелинейность амплитудной модуляционной характеристики - отношение отклонения амплитуды колебаний от лииейной модуляционной характеристики к полному изменению частоты, выражаемое в процентах.

Паразитная амплитудная модуляция - относительное изменение выходного напряження КГ прн частотной модуляции, выражаемое в процентах.

• Частотная модуляционная характеристика - зависимость девиации частоты от частоты модулирующего сигнала.

• Нелинейность частотной модуляционной характеристики - отношение разности девиации КГ прн частоте модулирующего сигнала fмoд н прн частоте fмoд = ЮОО Гц к девиации при /мод = = 1000 Гц, выраженное в процентах.

• Скорость маниппуяции КГ - допустимая скорость переключения частот отжатия /<, и нажатня /„, выражаемая в бодах.

• Паразитная девиация частоты - изменение частоты КГ прн отсутствии преднамеренного изменения частоты.

• Отношение сигнал-шум - отношение выходного напряження к напряжению шума, измеренному при определенной отстройке от рабочей частоты КГ и в определенион полосе, выраженное в децибелах.

Приложение 3. Выбор направления разработки и экспериментальная обработка кварцевых генераторов

Частота генератора. Как было показано в разд. 4-6, наиболее высокая стабильность частоты кварцевого генератора может быть получена в диапазоне средних частот. Поскольку в начале разработки частота выходного колебания и допустимая ее нестабильность заданы, прн выборе частоты генератора необходимо проанализировать возможность обеспечения требуемой стабильности при работе непосредственно на заданной частоте. Еслн заданную стабильность получить нельзя, целесообра31ю частоту выходного колебания получать делением илн умножением частоты генератора. После этого выбрать оптимальный вариант генератора с точки зрения габаритных размеров, времени готовности потребляемой мощности и т. д. Корректор частоты. Одновременно с выбором частоты следует решить, применять ли корректор частоты для устранения неточности иастройкн кварцевых генераторов и разброса параметров его элементов, а также изменения частоты в результате старения.

В качестве корректора можно применять катушку индуктивности, Конденсаторы или варикапы. Прн применении варнкапов в кон-струкцнн генератора должна быть предусмотрена возможность подключения внешних элементов корректоров частоты, резистора с переменным сопротивлением. Резистор с переменным сопротивлением позволяет более оперативно и с более высокой точностью корректировать частоту, однако он имеет, как правило, большие габариты, меньшую устойчивость при механических воздействиях.

Способ получения стабильности частоты. Когда трудно получить заданную стабильность, необходимо предусмотреть возможность применения термостатировання нли термокомпеисации. Нестабильность частоты для различных частот приведены в разд. 7 и 8.

Обеспечение еще более высокой стабильности частоты возможиэ

лишь на определенных частотах и с помощью высокостабильных прецизионных резонаторов. Особеииостн прецизионных генераторов рассмотрены в разд. 9. Необходимая сетка частот формируется с помощью синтезаторов.

Схема генератора определяется рабочей частотой, требованиями экономичности, уровнем мощности иа кварцевом резонаторе,необходимым запасом по возбуждению. Оиа должна обеспечивать устойчивое и надежное возбуждение выбранного типа резонаторов во всем интервале температур. Активная части генератора на биполярных нли полевых транзисторах и различных микросхемах определяется базой аппаратуры. Применение цифровых микросхем позволяет иметь выходной сигнал генератора в форме меандра, что бывает удобно для его дальнейшего преобразования и т. д.

Экспериментальная обработка. Обеспечение требуемых параметров кварцевого генератора во многом зависит от экспериментальной отработки схемы генератора. Наиболее простым по схеме и в настройке является одночастотный неперестраиваемый кварцевый генератор. Прн его экспериментальном исследовании необходимо проверить работу генератора иа граничных значениях динамических сопротивлений. При минимальном значении динамического сопротивления /?,51п1п и максимальной крутизне транзистора проверяется мощность, рассеиваемая на кварцевом резонаторе; она должна быть меньше допустимой для выбранного типа резонатора. При максимальном значении сопротивления и минимальной крутизне транзисторов проверяется необходимый запас по возбуждению. Если в кварцевом генераторе предусмотрена подстройка частоты, то необходимо проверить ее пределы, которые должны обеспечивать возможность установки номинальной частоты при граничных разбросах параметров элементов при минимальном емкостном отношении С„/Со. На высших-порядках колебаний иногда вместо конденсатора, включаемого между эмиттером и коллектором транзистора, используется параллельный контур с емкостной реакцией на рабочей частоте /р, что предотвращает возможность возбуждения генератора на основной частоте. Прн экспериментальной отработке проверяется выполнение условия fp < 0,7/г, где fp - резонансная частота контура, включенного между эмиттером и коллектором транзистора. В некоторых случаях кварцевый генератор используется в диапазоне частот, перекрываемом при смене кварцевых резонаторов. В этом случае необходимо обеспечить требуемый запас но возбуждению и заданную рассеиваемую на кварцевом резонаторе мощность в диапазоне частот.

При экспериментальной отработке кварцевого резонатора, перестройка частоты в котором осуществляется изменением напряжения смещения на варикапе, необходимо при заданных пределах изменения этого напряження Д£„ (при максимальной емкости варикапа Ср.итпх " минимальном емкостном отношении С,/Со проверить возможность обеспечения заданных пределов перестройки по частоте. Если к кварцевому генератору с перестройкой частоты предъявляется требование к линейности характеристики управления, то необходимо определить коэффициент нелинейности характеристики управления, как об этом сказано в разд. 10, и проверить выполнение условия Ки < К„.доп- Если коэффициент нелинейности больше допустимого, то необходимо принять меры к его уменьшению.

В кварцевых генераторах с непосредственной частотной модуляцией (ЧМ генераторах) управление частотой генератора осуществля-



ется также изменением смещения на варикапе. В данном случае проверяется возможность обеспечения необходимой девиации частоты А/ при заданном модулирующем напряжении (/мод и минимальном CjCoraia< а также выполнения условия Kf < Kf доп- Обычно девиация частоты и коэффициент нелинейных искажений, если это ие оговорено особо, измеряются при частоте модулирующего напряжения f=1000 Гц. Если к кварцевому генератору с непосредственной частотной модуляцией предъявляется требование модуляции в широком диапазоне модулирующих частот, то в заданном диапазоне частот измеряются Kf и А/. В этом случае обычно предъявляется требование линейности частотной модуляционной характеристики генератора. В зависимости от используемого способа уменьшения нелинейных искажений в ЧМ генераторе измерение Kf и его регулировка осуществляется либо при номинальной девиации частоты, либо при нескольких ее значениях. Когда уменьшение нелинейных искажений достигается включением катушки индуктивности параллельно кварцевому генератору, регулирование иа минимальное значение Kf осуществляется следующим образом: от звукового генератора на управляющий вход ЧМ генератора подается модулирующее напряжение, необходимое для получения номинальной девиации частоты, и вращением сердечника катушки устанавливается минимальное значение Kf.

При экспериментальном исследовании всех разновидностей кварцевых генераторов необходимо проводить их испытание в интервале рабочих температур иа температурную нестабильность частоты. Для этого генератор помещается в камеру тепла - холода, устанавливается граничная температура рабочего интервала и подле выдержки в течение определенного времени измеряется его частота. Время выдержки зависит от теплофизических характеристик генератора и может быть определено экспериментально. Для этого необходимо, измерять частоты через равные промежутки времени. Время выдержки равно времени, начиная с которого разница между соседними измерениями частоты не превышает заданного значения.

Учитывая нелинейный характер ТЧХ, измерение частоты генератора необходимо проводить через 5... 10° С во всем рабочем интервале температур.

Снятие температурных характеристик - процесс длительный. Для сокращения трудоемкости испытаний целесообразно их автоматизировать.

Конструктивное исполнение. Конструкция генератора определяется двумя факторами: а) требованиями к параметрам; б) условиями эксплуатации. При эксплуатации элементы генератора подвергаются воздействию изменяющейся температуры окружающей .среды, влажности и др. Поэтому высокую стабильность частоты генератора можно сохранить, лишь выполнив его в виде отдельного функционально законченного-герметизированного блока, где размещается печатная плата с элементами. Габаритные размеры корпуса генератора (вернее, нх соотношение) выбираются так, чтобы генератор удобно компоновался с другими узлами и блоками аппаратуры.

Размещаться генератор в составе других блоков и узлов аппаратуры должен так, чтобы вблизи него ие было источников повышенной температуры, по возможности не происходило резких изменений температуры, связанных с изменением режима работы аппаратуры, не было сильных электромагнитных или магнитных полей. Резкие изменения температуры приводят в действие механизм термоди-

иамики, что в итоге также проявляется как дополнительная нестабильность частоты. Изменение напряженности поля может привести к изменению частоты.

Список литературы

1. Абрамов В. А., Гильварг Б. А., Ливеиский Г. А. Способ прог позирования величины изменения частоты кварцевых резона торов со временем. - Электронная техника: Сер. 5, 1974 вып. 4, с. 18-26.

2. А. с. 151995 (СССР). Способ температурной компенсации часто ты кварцевого автогенератора иа полупроводниковом триоде А. Д. Ванцеховскип, Г. Б. Альтшуллер. А. с. 166745 (СССР). Пьезоэлектрический резонатор с нагрева тельным элементом. П. Г. Поздняков. Э. Г. Маркосян. А. с. 291313 (СССР). Пьезоэлектрический резонатор. Л. 3. Ру саков.

А. с. 301809 (СССР). Кварцевый генератор с частотой манипуля цней. С. И. Лассовнк. Г. Б. Альтшуллер. А. с. 400969 (СССР). Кварцевый генератор. Б. Г. Парфенов Г. Б. Альтшуллер. В. И. Мурзнн.

А. с. 557466 (СССР). Кварцевый генератор на транзисторах Ю. С. Иванченко. А. Ф. Плонскнй, В. И. Теаро. А. с. 585586 (СССР). Термокомпеиснрованный кварцевый гене ратор с частотной манипуляцией. Г. Б. Альтшуллер, И. И. Ел фнмов.

9. А. с. 658705 (СССР). Термокомпеиснрованный кварцевый гене ратор с электронной перестройкой частоты. С. И. Лассовнк А. Д. Чернядьеа, Г. Б. Альтшуллер, В. А. Яхонтов.

10. Аксельрод 3. М. Проектирование часов и часовых систем. - Л.: Машиностроение, 1981. - 328 с.

11. Александров А. И. К расчету термокомпенсации частоты кварцевых генераторов. - Электросвязь, 1962, Лг 2, с. 67-69.

12. Александров А. И. Генераторы высокостабильиых колебаний. - М.: Связь, 1967. - 144 с.

13. Альтшуллер Г. В., Прохоров В. А. Компенсация температурных изменений частоты кварцевых генераторов с помощью р-л-пере хода полупроводниковых приборов. - Радиотехника, 1960 № II, с. 39-44.

14. Альтшуллер Г. В., Прохоров В. А. К выбору элементов схем тер .мокомпенсации изменений частоты кварцевых автогенераторов

- Электросвязь. 1961. N1, с. 24-32.

15. Альтшуллер Г. В., Шакулни В. Г. Лннейно-дискретная компен сацня уходов частоты кварцевых генераторов в широких ин терзалах температур. - Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРС 1971. №4, с. 120-128.

16. Альтшуллер Г. Б. Кварцевая стабилизация частоты. - М. Связь. 1974. - 272 с.

17. Альтшуллер Г. Б. Управление частотой кварцевых генераторов

- М.: Связь. 1975. - 304 с.

18. Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Шакулин В. Г. Особенности термокомпенсированных генераторов с использованием квар цевых резонаторов среза РТ. - Вопросы радиоэлектроники Сер. ТРС, 1974, ,Vs 4, с. 160-165.

19. Альтшуллер Г. В., Яхонтов В. А. Особенности влияния иелпней



иости кварцевого резонатора на стабильность частоты генератора. - Техника средств связи. Сер. ТРС, 1977, вып. 4, с. 85-91.

20. Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Шакулин В. Г. Кварцевый генератор повышенной стабильности частоты с кусочно-нелинейной термокомпенсацией. - Техника средств связи. Сер. ТРС, 1976, вып. 7, с. 111 - 119.

21. Альтшуллер Г. Б., ЛассовикС. И., Чериядьев А. Д. О температурной стабильности частоты опорных кварцевых генераторов с термостатированным резонатором. - Техника средств связи. Сер. ТРС, 1976, вып. 4, с. 151 - 156.

22. Альтшуллер Г. В., Елфимов Н. Н. Особенности проектирования экономических термокомпенсированных кварцевых генераторов. - Техника средств связи. Сер. ТРС, 1976, вып. 7, с. 144.

23. Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Шакулин В. Г. Экономичные миниатюрные кварцевые генераторы. М.:-Связь, 1979. - 160 с.

24. Альтшуллер Г. В., Елфимов Н. Н., Завьялов В. Л, Цифровая компенсации температурной нестабильности частоты кварцевых генераторов. - Техника средств связи. Сер. ТРС, 1981, вып. 7, с. 139-145.

25. Альтшуллер Г, В., Лассовик С. И., Чериядьев А. Д. Способ повышения стабильности частоты опорных кварцевых генераторов с дпстанциоиной коррекцией частоты. - Средства связи, 1981, вып. 2, с. 35-37.

26. Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Завьялов В. Д. Учет иели-нениости ключей при кусочно-нелийейной термокомпеисации. - Техника средств связи. Сер. ТРС, 1982, вып. 4, с. 96-105.

27. Аппаратура для частотных и временных измерений/ Под ред. А. П. Горшкова. - М.; Сов. радио, 1971. - 336 с.

28. Баев Е. Ф., Фоменко Л. А., Цымбалюк В. С. Индуктивные элементы с ферромагнитными сердечниками. - М.: Сов. радио, 1976. - 320 с.

29. Baxandall Р. L. Transistor crystal oscillators and the design of a 1-Mc/s oscillator circuit capable of good frequency stability. - Radio and Electronic Engineer, 1965, v. 29, K2 4, p. 229-246.

30. Бермаи Л. С. Нелинейная пмупроводниковая емкость. -М.: Физматгиз, 1963. - 86 с.

31. Богаткииа В. И., Герасимов Е. В., Ярославский М. И. Низкочастотные кварцевые резонаторы с пьезоэлементами среза ЛТ. - Электронная техника. Сер. 9. Радпокомпоиенты, 1970, вып. 6, с. 14 - 18.

32. Воруй Э. М., Масленников А. Н., Френкель А. Л. Автогенератор дли возбуждения кварцевых резонаторов на коаксиальном кабеле. - Электронная техника. Сер. 10. Радпокомпоиенты, 1973, вып. 4. с. 99-101.

33. Бондаренко Е. В., Кравец Э. Ф. Эффективная теплоизоляция для прецизионных малогабаритных термостатов. - Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1978, вып. 3, с. 96-100.

34. Berfe М., Harteman Р. Quartz resonators at fundamental frequencies greated thek 100 MHz. - Ultrason Symp. Prd., Cherry Hill H. F., 1978, p. 148-151.

35. Bechman R. Ober die temperaturfillissigkeit der frequenz von AT und ВТ quarzresonatoren. - Archiv der Electrischen Uber-tragung, 1955, № 4, S. 47-53.

36. Bechman R. Frequency-temperature-angle characteristics of the AT tvpe resonators made of natural and synthetic quartz. -Proc. IRE, 1965, №11. p. 1600-1667.

37. Bechman R., Ourana V. Variation with temperature of quartz resonator characteristics. - Proc. IRE, 1956, v. 44, № 3, p. 377.

38. Bechman R. Frequency-temperature-angle characterictics of AT-and-BT-tupe quarts oscillators in an extended temperature range. -Proc. IRE, 1960. v. 48, №8, p. f494..

39. Bechman R. Influence of the order of overtone on temperature coefficient of frequency of AT-type quartz resonators. - Proc. IRE, 1955, № 11, p. 1667-1668.

40. Бехман P. Срез кварца с поперечными колебаниями по толщине с малыми ТКЧ второго и третьего порядков (РТ-срез). - ТИИЭР, 1961, т- 49, №9, с. 1686-1687.

41. Бехман Р., Баллато А. Д., Лукашек Т. И. Температурные коэффициенты высших порядков для упругих констант и модулей альфа-кварца. - Труды института радиоинженеров, 1962, № 8, с. 853-1863.

42. Browning I., СгаЬЬ I., Lewis М. F. А SAW frequency synthesizer. - Ultrasonics Symp. - Proc. IEEE, 1975, p. 245-247.

43. Bertrand A. Oscillateurs a quartz compenses en temperature Calcul du reseau de compensation. - Londe electrique, 1976, V. 56, № 6-7, p. 303-307

44. Бурбон M. H., Дейнега B. Т., Королев С. П. Применение унифицированных узлов для построения регуляторов температуры прецизионных термостатирующих устройств.- Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1979, вып. 1, с. 84-94.

45. Варфоломеева Г. И., Дикиджи А. Н., Дикиджи Л. Ш. Гистерезис частоты прецизионных резонаторов после температурных воздействий. -Электронная техника. Сер. 10. Радиокомпонеиты, 1973, вып. 4, с. 22-1-29.

46. Венгеровский Л. В., Вайиштейи А. X. Прецизионные полупроводниковые стабилизаторы. - Л.: Энергия, 1974. - 120 с.

47. Вороховский Я. Л., Грузииеико В. В., Петросян И. Г. Управление зоной термостабилизации резонатора - термостата с саморегулирующимся позисторным нагревателем. - Электронная техника. Сер. 5, 1979, с. 48-55.

48. Гавра Т. Д., Ермоленко И. А. Исследование флуктуационных характеристик гармоинковых кварцевых генераторов. - Радиотехника, 1972, № 10, с. 99-101.

49. Галин А. С. Диапазонно-кварцевая стабилизация СВЧ. - М.: Связь, 1976. - 256 с.

50. Галаян Г. В., Шириияи Р. А. Кварцевые генераторы прямоугольных сигналов. - Обмен опытом в радиопромышленности, 1976, № 3, с. 60-61.

51. Генератор с дискретной перестройкой частоты, стабилизи-

FonaHHuft резонатором поверхностной акустической волиы/ . Л. Гуревич. Е. И. Кошуринов, В. М. Пасхнн, М. С. Саидлер. - Радиотехника и электроника, 1978, Кя 10, с. 2204-2207.

52. Гладков В. Д., Громс(вС. С, Никитин Н. В. Применение двух-позиционион систе.мы терморегулирования в наружных термостатах кварцевых генераторов. - Труды ВНИИФТРИ, 1970, вып. 3 (33), с. 37-43.

53. Голембо В. А., Котляров В. Л., Швецкий Б. И. Пьезокварце-





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

0.0036