Théorie : stabilisation de la fréquence d'oscillation. Schéma, description

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Théorie : stabilisation de la fréquence d'oscillation. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les exigences en matière de stabilité de la fréquence d'oscillation des générateurs et des émetteurs radio augmentent constamment, ce qui est associé à une « charge » importante des ondes, à un rétrécissement de la bande passante du récepteur et à l'utilisation des méthodes les plus avancées de transmission analogique et numérique. information. L'instabilité relative de la fréquence des générateurs LC conventionnels avec circuit oscillant est d'environ 0,01 % et peut être augmentée par des mesures spéciales (contrôle thermostatique, utilisation de pièces de haute qualité) d'un autre ordre de grandeur. Cela ne suffit pas, mais heureusement, on connaît depuis longtemps un moyen simple et fiable d’augmenter la stabilité de la fréquence. Elle consiste à utiliser un résonateur à quartz.

Une plaque de quartz, taillée d'une certaine manière dans un cristal, a un effet piézoélectrique : lorsqu'elle se déforme, des charges apparaissent à la surface. Il existe également l'effet inverse : l'application d'une contrainte sur les surfaces de la plaque provoque sa déformation. La plaque a sa propre résonance mécanique et son facteur de qualité peut atteindre des dizaines et des centaines de milliers - des valeurs inaccessibles dans les circuits conventionnels. De plus, la fréquence de résonance mécanique est très stable - elle ne dépend que de la taille de la plaque et n'est pratiquement pas soumise aux influences extérieures.

Un résonateur à quartz est de conception similaire à un condensateur : une plaque de quartz est placée entre deux plaques, à partir de laquelle les conclusions sont tirées. Les placages sont désormais le plus souvent pulvérisés sur la surface de la plaque. Électriquement, un résonateur à quartz est similaire à un cône oscillatoire dont le schéma est représenté sur la Fig. 53.

Théorie : stabilisation de la fréquence d'oscillation

A la fréquence de résonance série fs, la réactance devient nulle, et à la fréquence de résonance parallèle fp, elle devient infinie (si l'on néglige les petites pertes associées à la résistance r). L'inductance équivalente du quartz est grande (unités de Henry) et la capacité série Cs est petite (centièmes de picofarad), tandis que la capacité parallèle Cp peut atteindre des dizaines de picofarads (elle est calculée à l'aide de la formule habituelle pour la capacité d'un condensateur à plaques parallèles dans lequel le quartz est le diélectrique). En conséquence, la différence entre les fréquences des résonances parallèles et série est d'environ 0,1 % de la fréquence de résonance.

Dans les oscillateurs à quartz de précision, la fréquence de résonance série est utilisée comme la moins sensible aux facteurs déstabilisants, tandis que dans les oscillateurs plus simples, il est plus pratique d'exciter l'oscillateur à des fréquences proches de la résonance parallèle, où la résistance du quartz est de nature inductive, ce qui fait que il remplace avec succès l'inducteur.

Le schéma d'un tel générateur est présenté sur la Fig. 54.

Théorie : stabilisation de la fréquence d'oscillation

Un inconvénient majeur des oscillateurs à quartz est l’impossibilité d’ajuster la fréquence. Seul un petit ajustement d'une fraction de pour cent est autorisé, c'est à cela que sert le condensateur d'accord C1. Le « décalage » spontané de la fréquence d'un tel générateur peut être aussi faible que 1 Hz par 1 MHz (instabilité relative 10^-6).

Auteur : V. Polyakov, Moscou

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