Найбільш ефективним методом збільшення стійкості частоти автогенераторів є кварцева стабілізація. Вона побудована на використанні в схемі автогенератора кварцевих пластинок з сильно вираженим п'єзоелекричним ефектом.

Якщо кварцеву пластину зтиснути або розтягнути, то на її протилежних гранях з'являються рівні по величині, але різні по знаку електричні заряди. Величина їх пропорційна тиску, а знаки залежить від напрямку сили тиску. Це явище називається прямим п'єзоелектричним ефектом. Якщо ж до гранів пластини кварцу прикласти електричну напругу, то пластинка буде зтискатися або розтягуватися в залежності від полярності напруги. Це явище називається зворотнім п'єзоелектричним ефектом.

Цінною властивістю кварца є дуже висока стабільність частоти механічних коливань, яка визначається геометричними розмірами кварцевої пластинки і напрямком деформації. Ця властивість у відповідності з прямим п'єзоелектричним ефектом, який перетворює механічні коливання в електричні, дає можливість використовувати кварцеві пластинки для стабілізації частоти автогенератора. Автогенератор виконаний на основі цих кварцевих пластинок часто називають автогенератором типу LC, а автогенератори, виконані на основі схеми підсилення на резисторах ,— автогенератором типу RC.

Я вибрав темою курсового проекту RC генератор тому, що вони можуть генерувати синусоїдальні коливання в порівняно широкому діапазоні частот від декількох герц до сотень кілогерц. Найбільш широко переваги генератора типу RC проявляються в областях низьких частот.

Структурна схема найпростішого генератора синусоїдальних коливань показана на рис. 1.1.

Рис 1.1

Підсилювач будується по звичайній резисторній схемі. Для самозбудження підсилювача, для перетворення перших коливань в незатухаючі, необхідно на вхід підсилювача подавати частину вихідної напруги, або рівну йому по величині і співпадаючу з ним по фазі, іншими словами, охопити підсилювач позитивним зворотнім зв'язком достатньої глубини. При безпосередньому з'єднанні виходу підсилювача з його входом здійснюється самозбудження, однак форма генеруючих коливань буде різко розрізнятися від синусоїдальної, оскільки умови самозбудження будуть одночасно виконуватися для коливань багатьох частот. Для одержання синусоїдальних коливань необхідно, щоб ці умови виконувались тільки на одній частоті і різко порушились на всіх інших

частотах. Ця задача вирішується з допомогою фазообертаючого кола, яке служить для повороту фази вихідної напруги підсилювача на 180°.

1.1.1. Принцип роботи транзисторного автогенератора

типу LC.

Відомо багато різних схем транзисторних автогенераторів типу LC, але будь- яка із них повинна містити:*

коливальну систему (звичайно коливний контур), в якій збуджується незатухаючі коливання;*

блок джерела живлення, за рахунок якого в контурі підтримуються незатухаючі коливання;*

транзистор, з допомогою якого регулюється подача електроенергії від блока живлення в контур;*

елемент зворотнього зв'язку, за допомогою якого здійснюється подача необхідної збуджувальної змінної напруги із вхідного кола у вхідне.

Найпростіша схема транзисторного генератора типу LC має вигляд:

Така схема називається генератором з трансформаторним зв'язком і використовується звичайно у діапазоні високих частот.

Елементи Rб, Rб, Re і Се призначені для забеспечення необхідного режиму по постійному струму і його термостабілізації. З допомогою конденсатора Сб, ємнісний опір якого на високій частоті заземлюється одним кінцем базової обмотки.

В момент включення блоку живлення в колекторному колі транзистора з'являється струм Ік, який заряджає конденсатор Сб коливального контура. Так як до конденсатора підключена котушка Lk, то після заряджання конденсатор починає розряджатися на котушку. В результаті обміну енергією між конденсатором і котушкою в контурі виникають вільні затухаючі коливання,

частота яких визначається параметрами контура і рівна

Змінний струм контура, проходячи через котушку Lk, створює навколо неї змінне магнітне поле. Внаслідок цього в котушці зворотнього зв'язку Lб, включеній в коло бази транзистора, наводиться змінна напруга тієї ж частоти, з якої здійснюються коливання в контурі. Ця напруга викликає пульсацію струму колектора, в якому з'являється змінна складова.

Змінна складова колекторного струму виконує втрати в контурі, який створює на ньому підсилювальну транзистором змінну напругу. В свою чергу це призводить до нового наростання напруги на котушці зв'язку Lб, яке потягне за собою нове наростання амплітуди змінної складової струму колектора.

Зрозуміло, що наростання колекторного струму не проходить безмежно — вона спостерігається лишень в межах активного участку вихідної характеристики транзистора. Що ж стосується амплітуди коливань в контурі, то її ріст обмежується опором втрат контуру, а також затуханням, яке вноситься у рахунок протікання струму у базовій обмотці.

Незатухаючі коливання в контурі автогенератора установлюється лише при виконанні двох основних умов, які одержали назву умов самозбудження.

Першу із цих умов називають умову балансу фаз. Суть її зводиться до того, що в схемі повинна бути установлена іменно позитивний зворотній зв'язок між вихідним і вхідним колом транзистора. Тільки в цьому випадку створюються

необхідні передпосилки для виконання втрат енергії в контурі. Оскільки резонансний опір паралельного контура носить чисто активний характер, то при дії на базу сигналу з частотою, яка рівна частоті резонансу, напруга на колекторі буде зсунута по фазі на 180°.

Виконання умов балансу фаз являється необхідним, але недостатнім для самозбудження схеми. Другою умовою самозбудження є те, що для існування автоколивального режиму слабкого сигналу, яке вноситься колом зворотнього зв'язку, повинно компенсуватися підсилювачами. Іншими словами глибина позитивного зворотнього зв'язку повинна бути такою, щоб втрати енергії в контурі виконувались повністю. Умовне самозбудження описане вище одержало назву умови балансу фаз.

1.2. Обгрунтування вибору елементної бази.

Генератори синусоїдальних коливань можуть бути таких видів:

транзисторні автогенератори

автогенератори на тунельних діодах

автогенератори на інтегральних мікросхемах

Транзисторні автогенератори можуть генерувати стабільні синусоїдальні коливання в порівняно широкому діапазоні частот, від декількох герц до сотень кілогерц. Крім того, вони мають малі габарити і