Teoria: estabilização da frequência de oscilação. Esquema, descrição

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Os requisitos para a estabilidade da frequência de oscilação de geradores e transmissores de rádio estão aumentando constantemente, o que está associado a uma grande "carga" de ar, estreitando a largura de banda dos receptores e o uso dos métodos mais avançados de transmissão analógica e digital Informação. A instabilidade de frequência relativa dos osciladores LC convencionais com um circuito oscilante é de cerca de 0,01% e por medidas especiais (termostato, usando peças de qualidade) pode ser aumentada em uma ordem de grandeza. Isso não é suficiente, mas, felizmente, há muito se conhece uma maneira simples e confiável de melhorar a estabilidade da frequência. Consiste na utilização de um ressonador de quartzo.

Uma placa de quartzo, cortada de uma certa maneira de um cristal, tem um efeito piezoelétrico: quando é deformada, aparecem cargas na superfície. Há também um efeito contrário: a aplicação de tensões nas superfícies da placa provoca a sua deformação. A placa possui ressonância mecânica própria, e seu fator de qualidade pode chegar a dezenas e centenas de milhares – valores inatingíveis em circuitos convencionais. Além disso, a frequência de ressonância mecânica é muito estável - depende apenas do tamanho da placa e quase não está sujeita a influências externas.

Um ressonador de quartzo tem um design semelhante a um capacitor - uma placa de quartzo é colocada entre duas placas, das quais são tiradas conclusões. Os revestimentos agora são frequentemente pulverizados na superfície da placa. Em termos elétricos, um ressonador de quartzo é semelhante a um circuito oscilatório, cujo diagrama é mostrado na Fig. 53.

Teoria: estabilização da frequência de oscilação

Na frequência de ressonância em série fs, a reatância desaparece, e na frequência de ressonância em paralelo fp torna-se infinita (se negligenciarmos as pequenas perdas associadas à resistência r). A indutância equivalente do quartzo é grande (unidades Henry), e a capacitância em série Cs é pequena (centésimos de um picofarad), enquanto a capacitância paralela Cp pode atingir dezenas de picofarads (é calculada usando a fórmula usual para a capacitância de um plano capacitor no qual o quartzo serve como dielétrico). Como resultado, a diferença de frequência entre as ressonâncias paralelas e em série é de cerca de 0,1% da frequência de ressonância.

Em osciladores de quartzo de precisão, a frequência de ressonância em série é usada como a menos suscetível a fatores desestabilizadores, enquanto em osciladores mais simples é mais conveniente excitar o oscilador em frequências próximas à ressonância paralela, onde a resistência do quartzo é indutiva, pelo que substitui com sucesso o indutor.

Um diagrama de tal gerador é mostrado na fig. 54.

Teoria: estabilização da frequência de oscilação

Uma grande desvantagem dos osciladores de quartzo é a impossibilidade de ajuste de frequência. Apenas um pequeno ajuste em frações de uma porcentagem é permitido, para o qual serve o capacitor de ajuste C1. O desvio espontâneo de frequência de tal gerador pode ser tão pequeno quanto 1 Hz por 1 MHz (instabilidade relativa 10^-6).

Autor: V.Polyakov, Moscou

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