Прибор "Динамика" на "западный" манер, часть III: Кварцевый генератор с малыми искажениями выходного сигнала

Оригинал статьи можно найти на сайте www.techlib.com/electronics/index.html

 

 

 

Деталь	Описание
Q1	2N4401, 2N3904, 2N2222 или другой n-p-n транзистор общего применения
Q2	2N4416, 2N4858, U310 или другой полевой транзистор с n-переходом и малыми междуэлектродными емкостями
R1	10 кОм, подбором сопротивления этого резистора устанавливается желаемая величина выходного напряжения
R2	470 Ом - режим экономии питания и для большого импеданса нагрузки, 100 Ом – для нагрузки с малым импедансом
C1	100 пФ - для 10 МГц, 220 пФ – для 5 МГц, 1000 пФ – для 1 МГц: ёмкость не критична.
C2	220 пФ – для 10 МГц, 470 пФ – для 5 МГц, 2200 пФ – для 1 МГц: ёмкость не критична.
C3	33 пФ – для 10 МГц, 68 пФ – для 5 МГц, 330 пФ – для 1 МГц: подобрать значение ёмкости, составляющее  500-омное реактивное сопротивление на частоте кварцевого резонатора.
L1	Подобрать под центральную частоту диапазона подстройки кварцевого резонатора. Можно добавить варикап и подстроечный конденсатор.
L2	100 мкГн – для 10 МГц, 470 мкГн – для 5 МГц, 1 мГн – для 1 МГц. Выберите наибольшее значение для рабочей частоты.

 

 Этот генератор был разработан под кварцевые резонаторы, работающие на основных частотах их резонансов, с малым (менее 1 мВт) рассеиванием мощности на них. Ток сигнала фильтруется кварцевым  резонатором и приводит к падению напряжения на конденсаторе, реактивное сопротивление которого составляет 500 Ом. Получающееся в результате синусоидальное напряжение имеет малый процент искажений и малый уровень шумов. Буферный усилитель на полевом транзисторе с n - переходом позволяет подключать к кварцевому генератору низкоомные нагрузки. Для 50-омных нагрузок рекомендуется подключить дополнительный эмиттерный повторитель с понижающим трансформатором напряжения или согласующим устройством. Ёмкость конденсатора С3 можно уменьшить для получения большего выходного напряжения или для получения меньшей мощности “запускающей” кварц, наоборот, ёмкость С3 увеличивают, чтобы получить меньшее выходное напряжение. Резистор сопротивлением 1 кОм в цепи эмиттера транзистора Q1 может быть заменён дросселем при использовании обертонных кварцевых резонаторов. Выбирайте индуктивность дросселя таким образом, чтобы в союзе с конденсатором С2, он резонировал на частоте чуть выше основной (первой) гармоники при работе обертонных резонаторов, работающих на третьей гармонике. Высокодобротные обертонные резонаторы следует запускать более “мягко”, используя меньшие мощности для их раскачки, чем это необходимо для резонаторов, работающих на основных гармониках, так что, в этом случае, выбирайте меньшие величины ёмкости конденсатора С3 и устанавливайте минимально возможное выходное напряжение. Измерьте (для сравнения) уровень раскачки резонатора, если известен рекомендуемый для него ток или мощность раскачки. Уровень раскачки может быть измерен при временном присоединении 100-омного резистора параллельно конденсатору С3 и измерении уровня сигнала на истоке полевого транзистора Q2. Ток резонатора вычисляется просто: напряжение на истоке Q2 / 100, т.е.
 

Iкв.рез = UиQ2/100
 

От этого генератора можно получить  чрезвычайно малый уровень фазового шума, если питать его от хорошего малошумящего стабилизатора (генератор приемлем для измерительной техники). Для нагрузок, имеющих высокий импеданс полевой транзистор может не понадобиться. Сам же полевой транзистор Q2 может быть заменён на высокоскоростной операционный усилитель (ОУ), включенный повторителем. Катушка (дроссель) с переменной индуктивностью, включенная последовательно с кварцевым резонатором, позволяет плавно и точно устанавливать частоту кварцевого генератора.

 В этой схеме хорошо работают резонаторы с частотой основного резонанса до 15 МГц. Низкочастотные резонаторы в этой схеме возбуждаются плохо или совсем не возбуждаются, так как требуют более солидной мощности для запуска. Напротив, мощность раскачки в этой схеме нужно уменьшать при использовании высокодобротных обертонных резонаторов (см. выше).

 

Свободный перевод с английского:         Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru
г. Тюмень               декабрь, 2002 г