Osciladores de cristal harmônico

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Os transceptores modernos exigem maior precisão de sintonia para a frequência operacional. Este requisito é bastante fácil de garantir aplicando a estabilização de frequência de quartzo. Normalmente, os ressonadores de quartzo em geradores são excitados na frequência fundamental (até 20 ... 22 MHz). Isso se deve ao fato de os ressonadores de quartzo, via de regra, possuírem corte AT, ou seja, utilizam oscilações de cisalhamento (através da espessura da placa de quartzo). Como na frequência de 22 MHz a espessura da placa de quartzo é inferior a 0,08 mm, é tecnologicamente difícil obter placas mais finas sem aumentar significativamente o custo do ressonador.

Normalmente, acima da frequência especificada, os ressonadores excitam em harmônicos mecânicos ímpares. Para isso, um indutor (Fig. 1) é incluído em um oscilador de quartzo, feito de acordo com o esquema capacitivo de três pontos. O circuito oscilatório paralelo resultante, formado pela bobina L1 e pelo capacitor C1, é sintonizado em uma frequência abaixo do harmônico de trabalho, mas acima do anterior. Então, na frequência do harmônico desejado, a resistência do circuito tem um caráter capacitivo e, em um menor, é indutivo. Como resultado, o equilíbrio de fases e amplitudes é realizado apenas no harmônico de trabalho.

Figura 1. Oscilador de cristal - de acordo com o esquema capacitivo de três pontos

Em princípio, é possível excitar ressonadores de quartzo no terceiro harmônico sem usar um indutor, conforme mostrado na Fig. 2. A excitação do ressonador no harmônico é descrita em [1]. Neste circuito, o quartzo é conectado entre duas portas de um transistor de efeito de campo de alta frequência com uma carga de estrangulamento (L1) no circuito de dreno. Isso fornece a mudança de fase necessária para excitar o quartzo no terceiro harmônico. A carga do gerador é conectada através de um seguidor de fonte (emissor). Caso contrário, a capacitância de carga na maioria dos casos leva a uma quebra de oscilações (para o terceiro harmônico). Este circuito oscilador tem bom desempenho. Ele excita tanto o obsoleto quartzo do tipo RK-169 quanto os modernos (empresa alemã "Jauch", empresa de produção de São Petersburgo "Morion").

Figura 2. Oscilador de cristal excitado sem indutor

O circuito foi testado com ressonadores de quartzo nas frequências de 5 a 16 MHz. Ao usar ressonadores de 5 a 9 MHz, foi necessário aumentar a indutância do indutor para 100 μH. Ajustando a tensão no segundo portão usando R1, é possível obter a excitação do quartzo no terceiro harmônico e a amplitude de oscilação necessária na saída do circuito. Em vez de um transistor de efeito de campo de porta dupla do tipo BF961, você pode tentar usar KP327, KP359, mas nem todos os tipos de ressonadores de quartzo serão excitados no terceiro harmônico.

No esquema a seguir, mostrado na Fig. 3, os ressonadores de quartzo também são excitados no terceiro harmônico.

Fig.3. Oscilador de cristal com comutação de diodo VT1

Um leitor experiente em engenharia de rádio, tendo examinado cuidadosamente o circuito, pode duvidar da operabilidade do gerador proposto, porque. uma resistência relativamente grande (R2) está incluída no circuito coletor e apenas 100 ohms (R1) entre a base e o coletor. Neste caso, o transistor VT1 é utilizado na comutação de diodos, quando a base e o coletor possuem o mesmo potencial em relação ao fio comum do circuito. A corrente através do transistor é definida por um resistor no circuito coletor. E o resistor R1 é necessário apenas para extinguir as oscilações parasitas no circuito formado pelo indutor L1 e a capacitância da junção coletor-base do transistor, juntamente com as capacitâncias parasitas do circuito. Tendo em vista que os parâmetros h do transistor dependem do modo de operação e da frequência, o circuito proposto equilibra as fases e amplitudes no terceiro harmônico do quartzo. A carga do oscilador de cristal é conectada através de um seguidor de fonte (emissor) com alta impedância de entrada. Neste esquema, os ressonadores de quartzo evacuados (RK100, RK-259) e selados (RK-169) são excitados. O circuito foi testado com quartzo nas frequências de 5 a 16 MHz. Com alguns tipos de quartzo de baixa frequência, para uma excitação mais confiável das oscilações, é necessário aumentar R1 para 220 ohms, capacitância C2 para 36 pF. Ao usar quartzo "pouco ativo", é desejável aumentar a indutância do indutor L1 para 50 μH. Mesmo com proporções desfavoráveis ​​dos elementos deste oscilador de quartzo, quando a potência foi alterada de 4 para 12 V, foi possível excitar o quartzo no terceiro harmônico. Transistores no gerador podem ser usados ​​tipos KT315, KT306, KT325, KT355, KT399, você só precisa selecionar L1, C2 e alterar a tensão de alimentação para trabalhar com o tipo necessário de ressonador de quartzo.

O próximo esquema oferecido à atenção dos leitores (Fig. 4) é um pouco mais complicado, mas não contém produtos de enrolamento. Neste circuito, o equilíbrio de fase é realizado quando o quartzo é excitado no terceiro harmônico usando um circuito RC.

Fig.4. Oscilador de cristal sem produtos de enrolamento

O oscilador é feito em um estágio diferencial. O transistor esquerdo (de acordo com o circuito) do estágio diferencial é conectado de acordo com o circuito com base comum, o direito - de acordo com o circuito com emissor comum. Um circuito RC de mudança de fase R5-C3 é conectado entre os coletores dos transistores. O circuito em questão pertence aos oscilatórios, pois sem um ressonador de quartzo, que é uma indutância equivalente, não ocorrem oscilações. No circuito, os ressonadores são bem excitados em frequências de 5 a 16 MHz. Para quartzo de baixa frequência, é necessário aumentar a capacitância C3 para 10 pF. Ao alterar os elementos do circuito de mudança de fase: resistor R5 - de 10 a 150 Ohm, capacitância C3 - de 0 a 10 pF, foi possível obter oscilações estáveis ​​​​no terceiro harmônico mecânico do quartzo. O conjunto do transistor DA1 pode ser substituído por um par correspondente de transistores de alta frequência KT306, KT368, KT325, KT355, KT399. Neste circuito, a carga também precisa ser conectada através de uma cascata com alta impedância de entrada. A tensão nominal de alimentação é de 9 V, mas para excitar oscilações às vezes é útil “bombear” na faixa de 4 a 12 V.

Literatura

1. Oscilador de quartzo em transistores. - Rádio, 1977, N3, p.60.

Autor: O. Belousov, Cherkasy; Publicação: radioradar.net

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