אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל מתנדים קוורץ על הרמוניות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו באמצעות מעגלים של מתנדי קוורץ חסרי לולאה (CG) של המחבר [1, 2], ניתן להשיג יצירה לא רק בהרמונית הראשונה (הבסיסית) של הקוורץ, אלא גם בהרמונית השלישית שלו. יחד עם זאת, מעניין לציין שבמעגלים אלו, גם קוורץ שתוכנן במיוחד ליצירה על הרמוניות (מה שנקרא הרמוניות) וגם רגילים פועלים בהרמונית השלישית. עם זאת, המעגלים הנ"ל רחוקים מלהתיש את המעגלים של מתנדי קוורץ ללא לולאה. מעגל נוסף ממשפחת הגנרטורים הללו המבוססים על טרנזיסטור דו-קוטבי מוצג באיור. 1. CH כזה פשוט יותר מהסכמות מ-[1, 2]. במבט ראשון, מעגל זה נראה כמו מעגל ה"שלוש נקודות" הקיבולי הידוע, אך הוא שונה מהמעגל ה"קלאסי". לגנרטור חסר אחד מקבלי המשוב (בין הבסיס לפולט של הטרנזיסטור) בהשוואה למעגל KG ה"קלאסי". בנוסף להפחתת מספר האלמנטים, למעגל יש יתרונות נוספים. "קלאסי" KG מייצר באופן בלעדי על ההרמוניה הראשונה של קוורץ. המחבר בניסויים רבים מעולם לא הצליח להשיג יצירה על ההרמונית השלישית (המכנית). המעגל המוצג באיור 1, עם קיבול קטן מספיק C3 (בדרך כלל כמה עשרות פיקופראד), מתחיל בקלות בהרמונית השלישית של קוורץ. במקביל, ככל שהקיבול C3 גדל, רמת מתח ה-RF המוצא של ה-KG יורדת בהדרגה (תדירות התנודות שנוצרות גם יורדת מעט בעשרות - מאות הרץ). הרמונית ראשונה. המשרעת של התנודות שנוצרות במקרה זה עולה שוב.
עם עלייה גדולה עוד יותר ב-C3, מתרחשת ירידה הדרגתית במשרעת התנודה, מלווה בירידה קלה בתדר, ולבסוף, בקיבול גדול מספיק C3 (לדוגמה, מספר ננו-פאראד לקוורץ בתדר של 27 מגה-הרץ), תנודות KG מתפרקות. התמונה של התופעות המתרחשות ב-CG ככל שהקיבול C3 גדל מוצגת באיור. 2.
משרעת מתח המוצא של ה-KG במהלך היצירה בהרמונית הראשונה (עבור קוורץ "הרמונית") מתבררת כגדולה יותר מאשר במהלך היצירה בהרמונית השלישית (עבור אותו קוורץ). לפיכך, באיור. איור 2 מציג את המקרה הכללי ביותר, כאשר היצירה אפשרית עבור קוורץ הן בהרמונית המכנית הראשונה והן בשלישית. לפעמים (לעיתים רחוקות מאוד) יש עדיין קוורץ שיוצרים רק בהרמונית הראשונה. במקרה זה, באיור. 2, רק שיא אחד (ימני) נשאר, בעוד השיא השמאלי ואזור תנודות דו-תדר נעלמים. כדי לצפות ב"קפיצות" בתדר KG כאשר הקיבול C3 משתנה, יש צורך לחבר אוסילוסקופ RF ומד תדרים ל-KG דרך שלבי חיץ טובים (עם התנגדות כניסה של יותר מ-10 kΩ וקיבול כניסה של לא יותר מאשר כמה פיקופארדים). בתור C3, נעשה שימוש ב-KPI (12 ... 495 pF), הנכלל במעגל KG ישירות או דרך קיבולים קטנים (כמה עשרות פיקופארדים). ה-KPI מחובר ללוח KG עם חוטים עבים לא מבודדים באורך המינימלי האפשרי. עם זאת, מנקודת המבט של שימוש מעשי, התוכנית המוצגת באיור. 3. במקרה זה הדרישות לשלב החיץ מצטמצמות משמעותית. אף על פי כן, גם כאשר משתמשים במעגל KG כזה כחלק ממקלט או משדר, עדיין רצוי שלב חיץ (לפחות הפשוט ביותר). יש צורך גם לייצב את אספקת החשמל של מעגלי KG לעיל. יש לשים לב במיוחד לערכי הנגדים במעגלים (איור 1 ו-3): לא ניתן לשנות אותם בטווח רחב. אז, עבור ערכת KG לפי איור. 1 במתח אספקה של 9 ... 12 V, יש לעמוד בתנאי הבא: R1=R2=20*R3; R3 = 470...2000 אוהם (1) קג לפי איור. 3 באותו מתח אספקה דורש את התנאים הבאים: R1 \u2d R20 \u4d 3 * R4 (ב-RXNUMX "RXNUMX); R4 = 470.. 2000 אוהם, (2) או R1 = 20*R4; R2 = 10*R4 (עם R3 ~= R4); R4 = 470...2000 אוהם; R3 <= 1000 אוהם. (3) רק כאשר מתקיימים תנאים (1), (2) או (3), תוכניות ה-CG יתנהגו כמתואר לעיל. הבחירה של נגדי הטיה נעשית באמצעות ההמלצות של [3]. עכבת המוצא של ה-KG (איור 3) כמעט שווה ל-R3.
ניתן להשתמש בשלבי מאגר עבור CGs כאלה כמו ב-[2]. עם זאת, עליך לזכור תמיד ששלב החיץ יכול להבדיל (ובמקרים מסוימים לשלב) את אות הכניסה, מה שמוביל לעיוות של צורת הגל במקרה של אותות סינוסואידים. ניתן להמליץ על תוכניות ה-KG לעיל לשימוש נרחב בעיצובי רדיו חובבים. מוצלח במיוחד, לדברי המחבר, הוא התרשים באיור. 3, בעל יציאת RF של 50 אוהם (בדירוג R1=R2=10 kOhm, R3=51 Ohm). סכימות KG אלו הן, על פי הסיווג [5], "שתי נקודות", מסוגלות לפעול הן על ההרמונית הראשונה והן על ההרמונית השלישית של קוורץ. לדוגמה, קוורץ RK-169 בתכנית לפי איור. 3 (R3=51 Ohm) שנוצר בתדר של 27411 קילו-הרץ ב-C3=51 pF, ובתדר של 9142,42 קילו-הרץ ב-C3=330 pF, בעוד התדר של 27,41 מגה-הרץ צוין על גוף הקוורץ. עכשיו שקול את הגנרטורים שתוכנן על ידי המחבר על בסיס אב הטיפוס - מחולל פירס, שהוא גנרטור עם צימוד קיבולי דרך קבלים C2 ו-C4 (איור 4).
לתהוד קוורץ, כאשר הוא פועל במתנד של פירס, יש תגובת אינדוקטיבית, ולכן מתנד כזה פועל בטווח התדרים שבין התדר של הסדרה fs ל-fp המקביל של תהודה הקוורץ. לפי [4], הקוורץ במחולל זה מייצר בתדר הקרוב ל-fp, אולם ב-[6] יש לציין כי תדר הייצור קרוב יותר ל-fs מאשר ל-fp. בהקשר זה, החלוקה של CGs כאלה למחוללי תהודה סדרתיים ומקבילים אינה מוצלחת לחלוטין בשל התלות של התדר שנוצר בערכי התגובתיות הכלולים במעגל (לדוגמה, באיור 5 אלו הם C2 ו-C4 ).
על איור. 4 נגדים R1 ו-R2 יוצרים מחלק מתח ליצירת מתח ההטיה הדרוש של בסיס הטרנזיסטור VT1. כדי להשיג יציבות טמפרטורה גבוהה של נקודת ההפעלה, נעשה שימוש במעגל OOS עבור זרם ישר R3-C3. קבלים C1 ו-C3 הם קבלים חוסמים; עם קיבולת מספקת, הם אינם משפיעים על תדר ה-KG. במקביל, הקבלים C2 ו-C4 מעורבים ישירות ביצירת התנודות, והתדירות תלויה בקיבול שלהם. ההתנגדות התגובתית (ההשראתית) של המשרן L1 גדולה מאוד (הרבה יותר מהתגובתיות של הקבלים C2, C4 והקוורץ ZQ1), ולכן תפקידו של המשרן L1 במעגל Pierce KG מצטמצם אך ורק להפרדה של DC וזרמי RF. מסיבה זו, ניתן להחליף את L1 במקור זרם אחר (אפילו נגד). יש לציין במיוחד ששימוש במשנקים כאלה (במיוחד עם מקדם איכות Q גבוה) במקרים מסוימים יכול להוביל לעירור של הגנרטור בכלל לא בתדרי קוורץ. הכנסת מצערת מפחיתה את האמינות של ה-CG, ולכן עדיף לנטוש אותה במידת האפשר. תרשים העבודה של ה-CG מוצג באיור. 5. בחירת הקיבולים של הקבלים C2=C3 קטנים מספיק, נקבל יצירה בהרמונית השלישית של קוורץ. ככל שהקיבולים הללו גדלים, הדפוס המוצג באיור. 2, ועבור ערכים גדולים מספיק של קיבולים אלה, אנו מקבלים יצירה בהרמונית הראשונה של קוורץ. בטרנזיסטורים VT2 ו-VT3, נוצר שלב חיץ, שהוא עוקב פולט המחובר בזה אחר זה. נגדים R3 ו-R7 הם אנטי-טפיליים, הם משמשים להגברת היציבות של שלב החיץ. אם נקבל את זה ש-С2=С3, אז כאשר ה-KG פועל בהרמונית השלישית, ניתן לקבוע את הקיבולים הללו מהביטוי C2 \u3d CXNUMX \uXNUMXd L, (pF) כאשר L הוא אורך הגל עבור ההרמונית השלישית, m. לפעולה אמינה בהרמונית הראשונה, יש לבחור קיבולים אלה פי 3, ורצוי פי 5 גדולים. על איור. איור 6 מציג תרשים של חיבור RF למד מתח בעל התנגדות כניסה גבוהה, בעזרתו, ובאמצעות עקומת כיול, נקבע מתח ה-RF בקולט VT1 (איור 5). הקידומת מחוברת למד מתח בעל התנגדות גבוהה (RBX> 1 MΩ) במצב מדידת מתח DC.
הנתונים שהתקבלו עבור אחד מהקוורץ ההרמוני (46,516 מגה-הרץ) מוצגים בטבלה 1. כפי שניתן לראות מהטבלה, עבור קוורץ בתדר של כ-50 מגה-הרץ, מספיקות היכולות שיש ללוח המעגל ולטרנזיסטור עצמו. עבור קוורץ ב-27 מגה-הרץ, לא נצפה יצירה בהרמונית השלישית בהיעדר C2 ו-C3. הטרנזיסטורים הדו-קוטביים (BT) המשמשים לבניית מתנדי קוורץ (CG) מאופיינים בקיבולים גדולים מספיק בין האלקטרודות (Cbe, CKg, Cke), הטבועים בטרנזיסטור עצמו. נכנה אותם הקיבולים הפנימיים של הטרנזיסטור. בשל הקיבולים הפנימיים המשמעותיים של ה-BT, פעולת ה-KG על טרנזיסטורים אלו כבר נקבעת לא רק על-פי הקיבולים של הקבלים, אלא גם על-ידי הקיבולים הפנימיים של ה-BT. . טרנזיסטורי אפקט שדה של מיקרוגל (FET) עם שער אחד או שניים מבודדים הם בעלי קיבולים פנימיים קטנים מאוד, שהם בסדר גודל (או אפילו יותר) פחות מהקיבולים הפנימיים של RF BTs. לכן, עבודת ה-KG על ה-FET המיקרוגל תיקבע בעיקר רק לפי הקיבולים של הקבלים, כמו גם לפי הקיבולים הטפיליים של המתקן. מעגל ה-KG המוצע על ה-FET (איור 7) נעשה על בסיס עוקב מקור. מכיוון שכיום ה-FET המיקרוגל הנפוץ ביותר עם שני שערים מבודדים, וכדי להשוות את פעולת ה-KG על טרנזיסטורים דו-קוטביים ואפקט-שדה, יש צורך ב-FET חד-שער, FET כזה מתקבל מ-FET עם שער כפול על ידי מחבר את שעריו יחד. בהתחשב בכך ש-FETs המשומשים למיקרוגל פועלים בטווח התדרים של עד כמה גיגה-הרץ, הם נוטים מאוד לעירור עצמי (רצועות מודפסות על הלוח "עובדות" כמעין מעגל מיקרוגל).
כדי לחסל עירור עצמי, המחבר השתמש נגדי SMD אנטי-טפיליים עם התנגדות נמוכה, שערכם נבחר באופן אמפירי (באיור 7, אלה הם R3 ו-R4). נגדי SMD כאלה מולחמים למסופי FET מקוצרים לאורך המינימלי האפשרי להרכבה.כדי לבטל את הסטייה של תדר KG במהלך המדידות, מחובר אליו שלב חיץ של עוקבי מקור ופולט המחוברים בסדרה. התוכנית המלאה של ה-CG שנחקר על FET המיקרוגל מוצגת באיור. 8. למפל חיץ זה מאפיינים טובים בהרבה ממפל החיץ ב-HF BT (איור 5). במבט ראשון, מעגלי ה-CG עבור BT ו-PT זהים בעקרון הפעולה (שני המעגלים מבוססים על עוקבי מתח רחב פס), אך ניסויים הראו שהם מתנהגים אחרת. ב-CG על ה-BT (איור 1), עם קיבול מסוים (קטן) של הקבל במעגל הפולט של הטרנזיסטור, היצירה מתרחשת בהרמונית השלישית. ככל שהקיבול של הקבל גדל, היצור עדיין מתרחש באותה הרמוניה של הקוורץ. ורק עם עלייה נוספת בקיבול של הקבל שצוין, הגנרטור עובר לאזור של תנודות מורכבות. אזור התנודות המורכבות נצפה בדרך כלל בטווח צר למדי של שינויים בקיבול הקבל (שברים ... יחידות של פיקופראד). באותו אזור, יש שיא (מקסימום) של מתח המוצא. עלייה נוספת בקיבול של הקבל מובילה ליצירה בהרמונית המכנית הראשונה של קוורץ. ב-CG על FET מיקרוגל, כאשר משתמשים בקוורץ בתדר נמוך מספיק (לדוגמה, עם ההרמוניה המכאנית הראשונה של כ-9 מגה-הרץ), השינוי של המצבים שתואר לעיל אינו נצפה כלל, דבר שניתן להסביר בקירוב הראשון על ידי הקיבולים הפנימיים הקטנים מאוד של ה-FET. כדי לבדוק הנחה זו בעזרת קבל כלול במיוחד (6,8 pF), המצוין באיור. 7 ו-8 בתור Szi, הקיבול המקביל של הטרנזיסטור הוגדל באופן מלאכותי, מה שהופך את פעולת ה-KG ב-BT ו-PT להשוות. נתונים עבור KG על FET (תדר ומתח מוצא) ללא קבל מוצגים בטבלה 2. בשולחן. 3 מציג את הנתונים למקרה שבו הותקן קבל נוסף עם קיבול של 6,8 pF. במקרה זה, נעשה שימוש באותו קוורץ (27668 קילו-הרץ), כמו גם נגדים R1=R2=20 קילו-אוהם. לאחר התקנת קבל נוסף Czi, ה-KG הנבדק החל להתנהג בדומה ל-KG ב-BT. אם KG על FETs עובד עם קוורץ בתדר גבוה (לדוגמה, קוורץ עם ההרמוניה המכנית הראשונה של כ-15 מגה-הרץ), אז הקיבול הפנימי של ה-FET (Czi) עצמו כבר די מספיק לפעולה רגילה של ה-KG. נתונים עבור CG עם קוורץ בתדירות גבוהה מוצגים בטבלה. 4 (ב-46,516 מגה-הרץ). במקרה זה, R1 \u2d R20 \uXNUMXd XNUMX kOhm. התלות של התדר ומתח המוצא בערך של C3 מהטבלה. 2 ו-3 מוצגים בצורה גרפית באיור. 9 ו-10, ומהשולחן. 4 - באיור. אחד עשר.
הערות: 1 ב-C3=20 pf יש אזור של תנודות דו-תדריות. 2 אם R1=R2=1 MΩ, היצירה מתרחשת רק בתדר של 15,52 מגה-הרץ הטרנזיסטורים של הגנרטור ושלב החיץ של כל מעגלי ה-KG הנחשבים פועלים ברמות משמעותיות של אותות RF, ולכן מציגים עיוותים לא ליניאריים משמעותיים. במוצא ה-KG, יש גם הרמוניות חשמליות של האות עם רמה משמעותית. התדר של הרמוניות אלו הוא מספר שלם של פעמים גדול מהתדר הבסיסי (כלומר ההרמונית הראשונה). כאשר קוורץ פועל, למשל, בתדר של 9 מגה-הרץ, תדרים של 18, 27, 36, 45 מגה-הרץ וכו' יהיו נוכחים גם במוצא ה-KG. עם זאת, ככלל, ההרמוניות הגבוהות הללו הן בסדר גודל או חלשות מההרמוניה הראשונה. ההרמוניות המכניות של קוורץ אינן בדיוק מספר שלם של פעמים גדולות אחת מהשנייה. לכן, ההרמוניות המכניות הראשונות והשלישיות של קוורץ יהיו שונות בתדירותן בפקטור שאינו שווה לשלושה. באמצעות תכונה זו של ההרמוניות המכאניות של קוורץ, ניתן להבחין בין הרמוניות מכניות נכונות להרמוניות חשמליות. לדוגמה, באמצעות הנתונים מטבלה 1, אנו מקבלים את יחס התדירות f3/f1 = (46518,46+46518,15)*2/(2*(15516,82+15513,54))=46518,3/15515,18=2,998 (4) התדירות של מהודים המבוססים על הרמוניות מכניות נקבעת, לפי [9], על ידי הביטוי fn = n(1 -Yn)*f1, (5) כאשר fn הוא התדר של ההרמוניה המכאנית ה-n של הקוורץ, n הוא מספר ההרמונית המקבילה (במקרה זה, מספר שלם אי זוגי), f1 הוא התדר של ההרמוניה המכאנית הראשונה של קוורץ, Yn הוא גורם תיקון בהתאם המספר ההרמוני. לדוגמה, Y3=0,001 [9] לפיכך, ביטוי (5) עבור ההרמוניה המכנית השלישית מקבל את הצורה: f3=3*(1-0,001)*f1, (6) מהיכן f3/f1 = 3*(1 -0,001) = 2,997 (7) מכיוון שהערכים המספריים של הביטויים (4) ו- (7) כמעט חופפים, אנו יכולים לומר שיצירה אפשרית במחולל הן בהרמונית המכנית הראשונה והשלישית של קוורץ. אזור התנודות המורכבות (איור 2) קיים בכל מעגלי ה-KG הנזכרים לעיל. ניתן לזהות אותו על-ידי חיבור אוסילוסקופ ליציאת KG. תמונה מורכבת נצפית על המסך, רחוק מהסינוסואיד הרגיל. באזור התנודות המורכבות מתקיימות במקביל תנודות של הרמוניה מכנית ראשונה ושלישית. עלייה בקיבול של הקבל המתאים (C3) מובילה לירידה במשרעת ההרמונית השלישית ולעלייה באמפליטודה של הראשון. . בכל ה-CGs הנחשבים, כאשר יוצרים בהרמונית המכאנית הראשונה, מתח המוצא מתברר כגבוה במקצת מאשר בהפקה בשלישית. תנודות עם התדר של ההרמוניה המכאנית הראשונה תמיד "חזקות" יותר מתנודות עם התדר של השלישי, לכן מתח המוצא של ה-KG גדל באזור של תנודות דו-תדריות עם עלייה בקיבול של "הבקרה "קבל (C3). עלייה בקיבול של קבל ה"שליטה" מחוץ לאזור של תנודות דו-תדריות, להיפך, מובילה לירידה במתח המוצא של הגנרטור. ההבדלים שנצפו בפעולת ה-CG על ה-BT וה-FET, כמו גם הפעולה החריגה של ה-CG על ה-PT במקרה של שימוש בקוורץ בתדר נמוך מספיק, נובעים מההבדל בערכים של Cbe עבור ה-BT ו-Czi עבור ה-PT (Cbe "Czi). אם נשווה את Cbe ו-Czi על ידי חיבור קיבול נוסף של Cdop (Cdop ~= Szi) בין השער למקור ה-FET, ה-KG על ה-BT וה- FET מתחילים להתנהג בערך אותו דבר. מאחר וכל מעגלי ה-KG שנדונו לעיל פועלים הן על ההרמוניות המכאניות הראשונה והן השלישית של קוורץ, ניתן להשתמש במעגל קוורץ שווה ערך לניתוח, המוצג באיור 12.
באמצעות מעגל קוורץ כזה, ניתן לייצג את המעגל המקביל של מתנד FET לפי איור. 13.
כל תוכניות ה-KG הנחשבות אינן מכילות מעגלים מתנודדים (תהודה), למעט הקוורץ עצמו. זה מפשט מאוד את הייצור והכוונון של CGs הרמוניים כאלה על ידי בחירת בעצם רק הקיבול של קבל ה"שליטה". ספרות
מחבר: V.Artemenko, UT5UDJ, קייב ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ מדפסת הלייזר הצבעונית הזולה בעולם ▪ בדיקה אופטית בעלת דיוק גבוה לחקר המוח האנושי עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ קטע של חומרי ריגול באתר. בחירת מאמרים ▪ מאמר אל תדחה למחר את מה שאתה יכול לעשות היום. ביטוי פופולרי ▪ מאמר לאיזה שליט ניתנה שמיכה של נוצות דרור צוואר על ידי אוכלוסיית המדינה? תשובה מפורטת ▪ מאמר התקני אבטחה פשוטים לדירות וקוטג'ים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |