Schaltungsloser Quarzoszillator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Knoten von Amateurfunkgeräten. Generatoren, Überlagerungen

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In der Amateurfunkpraxis ist das Problem relevant, hochstabile Frequenzschwingungen zu erhalten. Üblicherweise werden für diese Zwecke Quarzoszillatoren verwendet. Die Industrie produziert Quarz bis zu Frequenzen von mindestens 100 MHz. Wenn ein Funkamateur Quarz für eine Frequenz hat, beispielsweise 27 MHz oder 45 MHz, garantiert dies keineswegs, dass eine solche Erzeugungsfrequenz erhalten wird. In den meisten Fällen ist Quarz bei Frequenzen über 20 ... 25 MHz harmonisch (meistens ist es die 3. Harmonische). Das bedeutet, dass ein Quarz mit einer Beschriftung von 27 MHz tatsächlich bei einer Frequenz von 9 MHz erzeugt, und ein Quarz mit einer Beschriftung von 45 MHz tatsächlich bei einer Frequenz von 15 MHz erzeugt.

Daher wird in vielen in der Literatur diskutierten Schaltungen ein resonanter LC-Kreis verwendet, der auf eine Frequenz von 27 oder 45 MHz abgestimmt ist. Typischerweise ist eine solche LC-Schaltung in dem Kollektor- (oder Drain für einen Feldeffekt-)Transistor enthalten.

Neben der aufwändigen Abstimmung des LC-Kreises selbst muss dieser in diesem Fall abgeschirmt werden, da er bei solchen Frequenzen eine Störquelle darstellt. Außerdem wird beim Betrieb eines LC-Kreises für eine niederohmige Last auch eine gute Pufferstufe benötigt.

Daher wurde in [1] vorgeschlagen, beim Arbeiten mit harmonischen Quarzen auf die LC-Schaltung zu verzichten. Die Überprüfung der Leistung der Schaltung [1] zeigte jedoch, dass keiner der getesteten Quarze (es wurden mehr als ein Dutzend verschiedener harmonischer Quarze getestet) bei der 3. Harmonischen angeregt wurde. Außerdem funktionieren auch die Quarze (auf der 1. Harmonischen), die in anderen Schaltungen zuverlässig arbeiten, in dieser Schaltung nicht. Insofern rät der Autor davon ab, die Schaltung [1] in der Amateurfunkpraxis einzusetzen.

Gleichzeitig sieht man bei der detaillierten Analyse der zahlreichen Schaltungen von tragbaren Radiosendern bei 27 MHz, dass man bei Verwendung des K174PS1 (K174PS4) Chips und 27 MHz Quarzes in der Regel auf eine LC-Schaltung verzichten kann. Der Autor nutzte diese wichtige Schlussfolgerung effektiv bei der Entwicklung seiner Oszillatorschaltung, die nach dem gleichen Prinzip arbeitet, jedoch mit diskreten Elementen, da es ziemlich unpraktisch ist, diese Mikroschaltungen zu verwenden, da es unmöglich ist, ohne Verwendung eines Puffers einen 50-Ohm-Ausgang zu erhalten Stufen.

Bei der vorgeschlagenen Schaltung beträgt die Ausgangsimpedanz etwa 50 Ohm.

Der Betrieb von ZQ1-Quarz in der Schaltung ist sowohl auf der Haupt- als auch auf der 3. Harmonischen möglich - abhängig von der Kapazität des Kondensators zwischen den Emittern der Transistoren (C4).

Bei einer Kapazität in der Größenordnung von 100 pF (die Kapazität sollte gewählt werden) arbeiten die meisten Quarze auf der Grundharmonischen, d.h. Quarz, auf dessen Körper beispielsweise 27 MHz geschrieben ist, erzeugt bei einer Frequenz von 9 MHz. Bei einer Kapazität von etwa 10 pF wird jedoch eine Erzeugung direkt bei der 3. Harmonischen beobachtet, d. h. wir erhalten die Frequenz, die auf dem Gehäuse dieses Quarzes steht.

Bei dem vorgeschlagenen Schema wird mit einer so kleinen Kapazität von C4 sogar ein nicht harmonischer Quarz bei der 3. Harmonischen erzeugt, d. h. entworfen, um nur auf der 1. Harmonischen zu arbeiten. Dies gilt insbesondere für Quarze mit Frequenzen unter 20 ... 25 MHz. So erzeugte zum Beispiel Quarz mit einer Aufschrift auf dem 6-MHz-Gehäuse bei C4 "100 pF normalerweise diese Frequenz (6 MHz), aber als C4 auf 10 pF reduziert wurde, begann es auch bei einer Frequenz von 18 MHz zu erzeugen! Wie Es stellte sich heraus, dass mindestens ein Drittel solcher nicht harmonischer Quarzkristalle dazu gebracht werden kann, eine Frequenz zu erzeugen, die dreimal höher ist als auf ihrem Gehäuse angegeben.

Es ist auch erwähnenswert, dass selbst jene Quarze (sowohl bei der 1. als auch bei der 3. Harmonischen) normalerweise in dem vorgeschlagenen Schema angeregt werden, die normalerweise in anderen Schemata nicht erzeugt werden (niedrig aktiv).

Das Einrichten des Stromkreises mit wartungsfähigen Elementen besteht nur darin, C4 auszuwählen, um die erforderliche Erzeugungsfrequenz zu erhalten. Dazu schließen wir über ein 50-Ohm-Dämpfungsglied einen Frequenzmesser an den Ausgang der Schaltung an und wählen die Kapazität C4 aus. Bei einer 50-Ohm-Last erzeugt die Schaltung bei Up \u12d 200 V eine HF-Spannung von etwa 3 mV. Es gibt leider Quarze, die auf der XNUMX. Harmonischen (mit der Frequenz, die auf dem Gehäuse steht) „nicht arbeiten wollen“. Dies sind hauptsächlich importierte Miniaturquarze, bei denen wahrscheinlich nicht Quarz selbst als Arbeitsmaterial verwendet wird, sondern spezielle Keramik.

Literatur

1. Polyakov V. Stabiler Quarzoszillator. - Radio, 1999, Nr. 6, S. 62.

Autor: V. Artemenko (UT5UDJ), Kiew; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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