Jellemzők kvarc frekvencia stabilizálása generátorok
Bár az összes felsorolt előző szakaszban intézkedések növelik a stabilitást a helyi oszcillátor nehéz beszerezni a relatív frekvencia stabilitás érték felett 10 -3. 10 -4. Ez az instabilitás vezet frekvencia beállítás ellátás fogadó eszköz frekvencián 100 MHz 100-zal 10 kHz. Ez az érték meghaladja a szélessége a frekvencia csatorna modern mobil kommunikációs rendszerek. Nagyobb frekvenciákon, a helyzet az abszolút frekvenciaelhúzás a hőmérséklettől függően több romlik.
Ezért a munkát végezték, hogy növeljék a stabilitást a frekvencia kontroll elemekkel. Az eredmény egy stabil két nagyságrenddel nagyobb, mint amikor használják frekvencia vezérlő elemek generátorok kvarc rezonátor. Így lehetséges, hogy biztosítsa relatív gyakorisága stabilitását az oszcillátor 10 -5 10 -8.
kvarc rezonátor
A kristályt használnak a heterodyne rádiófrekvenciás ellenőrzés vibrációs rezonáns LC áramkörben. Az alacsony energiaveszteséget a rezonátor lehet elérni a minőségi tényező több ezer.
Vizsgálni, hogyan lehet megépíteni kvarc rezonátor, és az elveket, amelyek működnek. Kvarckristályok ismertek a természetben hegyikristály, ametiszt vagy rauchtopaz. Példaként az 1. ábra egy fénykép drusen rauchtopaz kristályok.
1. ábra A megjelenése kvarckristályok
A jellemzője a kvarckristály az, hogy a piezoelektromos hatás. Piezoelektromos hatás okozza a speciális szerkezete kvarckristály. Ez egy szabályos hatszög hasáb. Vázlatosan az elrendezése az oxigén ionok és a szilícium a kvarckristály a 2. ábrán látható.
2. ábra Az elrendezés oxigén ionok és a szilícium egy kvarckristály
A kristály figyelhető kifejezetten elektromos X-tengely és az a mechanikai y tengelyre. Amikor tömörítés a kristály mentén mechanikus y tengely negatív oxigén ionok vannak tolva az egyik oldalon, és a pozitív szilícium ionokat más. Az eredmény egy potenciális különbség. Nyomó vagy húzó a Z tengely mentén okozza a megjelenése díjakat az arcokat. Ezért a Z-tengely néven optikai.
Mivel a szimmetria a kvarckristály mechanikai és elektromos tengelyt lehet végezni három különböző módon. A hatás nem változik. A 3. ábra azt mutatja, hogyan lehet csökkenteni a kvarckristály lemez széleinél történt potenciális különbség.
A 3. ábrán a piezoelektromos lemezt vágunk ki egy kvarckristály,
Cut, amint a 3. ábrán látható, nevezték XT-vágás. Megváltoztatása XT cutoff méretek a kvarc lemezeket alkalmazó potenciális különbség, hogy a felület a 4. ábrán látható.
4. ábra változása XT vágott kvarclap méretben egy potenciális különbség, hogy a alkalmazására a felület
XT-vágás előállításához használt alacsony frekvenciájú kvarckristály rezonátor. Például, az idő, rezonatorok frekvencia 32768 kHz. Rajz karóra kristály 5. ábra mutatja Úgy tervezték, mint villa a villát. Ez a forma, valamint a zenei technika lehetővé teszi, hogy így egy nagyon magas Q rezonátor
5. ábra: A rajz villa villával kvarcrezonátor óra
Az űrlap váll oszcillációk a hangvilla kvarckristály óra a 6. ábrán látható.
6. ábra: A fluktuációk órakristály váll
Photo karóra kristály eltávolított védőburkolat a 7. ábrán látható.
7. ábra: A megjelenése órakristály
Meg kell jegyezni, hogy egy hasonló vágott kvarclemezekkel nem teszi lehetővé, hogy egy magas stabilitása rezgési frekvencia. A 8. ábra mutatja a tipikus függését a frekvencia eltérés XT-cut a környezeti hőmérséklet a kvarcrezonátor közegben.
8. ábra: A függőség a rezonáns karbantartás gyakorisága a hőmérséklet XT-cut kvarclap
Amint látható ez a grafikon, amikor a hőmérséklet-változás a -25 ° C és + 75 ° C, a frekvencia megy millionnyh 80 (ppm). Ez megfelel a frekvenciája 10 -4 stabilitást. amely elegendő karóra szinkronizálás mikroprocesszor, de túl kicsi ahhoz, hogy stabilizálja a vivőfrekvencia adó-vevők.
Ez sokkal jobb tulajdonságokkal AT-vágott kvarckristály. Ellentétben XT-szeletet az AT-vágott lap van vágva szögben a mechanikai Z tengellyel Értéke 35 ° 15 „(feletti frekvenciákon 10 MHz cut-off szög lehet 18 ° 35”). Ezért, a lemezt az AC generált feszültség eltolódás vastag, mint a 9. ábrán látható.
9. ábra Shift felületek AT-vágott kvarc lemezre, hogy egy potenciálkülönbséget rá
Az AT rezonátor rezonancia frekvencia függ a lemez vastagsága. A vastagság a kvarc lemez úgy definiáljuk, mint 1,661 mm / (frekvencia MHz-ben). A lemezt lehet vágni, mint egy szalag, és helyezzük az azonos esetben, mivel a kvarc Watch.
10. ábra: A megjelenése egy kis méretű kvarckristály AT-vágott
Ahhoz azonban, hogy a veszteségek csökkentésére, és megszüntetése parazita rezgések nemkívánatos frekvenciákat (azaz, ez szükséges a heterodin adók és vevők kórokozók), a lemez alakú készült formájában egy lemez vagy lencse. Megjelenése kvarcrezonátor AT-vágott lemez a 11. ábrán látható.
11. ábra: A megjelenése a kristály oszcillátor az AT-cut
A 12. ábra mutatja a tipikus függését az eltérés gyakorisága kvarcrezonátor AT-vágott a környezeti hőmérséklet különböző nyírási szög eltérések az optimális értéke 35 ° 15”.
12. ábra: Jellemző hőmérsékletfüggését frekvencia eltolódás a kristály oszcillátor AT-cut
Amint a grafikonon látható, és pontosan a vágási szög egy kvarckristály, ugyanebben a hőmérséklet-tartományban a kristály oszcillátor frekvencia eltolódás kisebb, mint ± 10 ppm. Ez megfelel a frekvenciája 10 -5 instabilitás.
A helyettesítő áramkör a kvarcrezonátor 13. ábrán látható, és az ellenállása jellemzőit gyakoriságától függően - a 14. ábrán.
13. ábra - ekvivalens áramkör a kvarcrezonátor
Az egymást követő hurok megfelelő áramköri lemez képviseli az alapvető rezgési frekvenciája, harmadik és, ha szükséges, az ötödik harmonikus alapvető oszcilláció. C1 kondenzátort jelentése kapacitív kvartsederzhatelya.
14. ábra - A függését az ellenállást a kvarcrezonátor frekvencia
Abban a frekvenciatartományban közötti a sorozat-rezonancia (impedancia minimum) és a párhuzamos rezonancia (impedancia maximum) kvarcrezonátor van egy induktív impedanciája. Az egyik leggyakoribb áramkörök kristály oszcillátor, tette a bipoláris tranzisztor a 15. ábrán bemutatott.
15. ábra - reakcióvázlat kvarcoszcillátor egy bipoláris tranzisztor
Ez egy tipikus diagram Kolpittsa. ahol Z1 kvarcrezonátor helyett az induktor.
Együtt a cikk „sajátosságai kvarc stabilizálása frekvencia generátorok” helyesen: