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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Oscillateur à quartz stable. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Concepteur radioamateur On sait que les propriétés stabilisatrices d'un résonateur à quartz sont pleinement réalisées s'il est excité à une fréquence de résonance série. L'auteur a réussi à développer un oscillateur stabilisé en fréquence à quartz, qui est auto-excité à une fréquence de résonance série et ne nécessite pratiquement aucun réglage. Le générateur bien connu a été pris comme base, dans lequel un résonateur à quartz est connecté entre les émetteurs des étages de transistors connectés. Son circuit simplifié (sans circuits de polarisation de transistor) est illustré à la fig. 1. Le transistor VT1 est connecté selon le schéma avec une base commune et VT2 - avec un collecteur commun (émetteur suiveur). Comme vous le savez, la résistance de sortie de l'émetteur suiveur et l'entrée - cascade avec une base commune sont très petites, de sorte que le résonateur à quartz est connecté entre deux petites résistances presque actives. Dans ces conditions, il ne laisse passer le signal, fermant la boucle de rétroaction, qu'à sa fréquence de résonance série, où sa résistance est minimale.
Pour l'auto-excitation du générateur, il est nécessaire de maintenir des équilibres d'amplitude et de phase. La première consiste à s'assurer que le produit des gains de tous les liens de l'anneau de rétroaction est légèrement supérieur à un. S'il est inférieur à cette valeur, le générateur ne s'auto-excitera pas, et s'il est beaucoup plus grand, il surexcitera, ce qui entraînera une détérioration de la stabilité de fréquence et de la forme du signal (en raison de l'entrée dans la région non linéaire des caractéristiques du transistor ). L'équilibre de phase est que l'incursion de phase dans l'anneau est soit de 0 soit de 360°. Sinon, l'incursion de phase supplémentaire devra compenser le résonateur, et conformément à la caractéristique de phase de ce dernier, le générateur s'auto-excitera non pas exactement à la fréquence de résonance, mais un peu sur le côté. Et ce qui est le plus désagréable, ce décalage de fréquence dépendra du mode, de la température et d'autres facteurs déstabilisants. Soit dit en passant, le décalage de fréquence dû au biais est d'autant plus petit que le facteur de qualité du résonateur est élevé et, par conséquent, plus sa caractéristique de phase est raide. C'est pourquoi il est recommandé d'utiliser des résonateurs de haute qualité. Le circuit R3C1, qui sert à connecter l'étage d'amplification (VT1) avec l'émetteur suiveur (VT2), permet de remplir les conditions décrites dans le générateur proposé. La réticence à utiliser un circuit oscillant comme charge amplificatrice a conduit au fait que la tension amplifiée est libérée non plus sur la résistance active de la charge R1, mais sur la capacité de la jonction collecteur. Le lieu d'inclusion de la capacité du collecteur et l'installation de Sk sont illustrés à la fig. 1 ligne pointillée. Ces capacités agissent comme un circuit intégrateur, créant un déphasage de près de 90°. Le circuit différenciateur R3C1 crée une avance de phase du même angle, il en résulte que le déphasage total dans l'anneau est proche de zéro. En réduisant la capacité C1, le coefficient de transmission peut également être réduit, éliminant ainsi la surexcitation. Le signal de sortie est commodément retiré de la résistance R4 incluse dans le circuit collecteur du transistor émetteur-suiveur VT2. En raison de son impédance de sortie élevée, l'effet des étages suivants sur le fonctionnement du générateur est négligeable. Des expériences avec le générateur décrit ont montré qu'il est très facile à s'auto-exciter, qu'il ne nécessite pratiquement aucun réglage, qu'il n'est absolument pas critique pour les caractéristiques nominales des pièces et le type de transistors. Naturellement, il génère à la fréquence fondamentale de la résonance série du résonateur à quartz. Cependant, pour les oscillateurs et émetteurs locaux VHF, les générateurs d'harmoniques sont bons, générant des oscillations d'un triple voire cinq fois la fréquence du résonateur (d'ailleurs, le facteur de qualité de ce dernier sur les harmoniques est bien supérieur). La question s'est posée, est-il possible de forcer ce générateur à être excité à la troisième harmonique du quartz ? Il s'est avéré que, même malgré l'absence de circuits oscillants, c'est possible ! Pour ce faire, vous devez prendre des transistors micro-ondes avec une fréquence de coupure élevée (pas inférieure à 300 ... 500 MHz) et réduire au minimum la résistance de charge R1 et la capacité du condensateur de couplage C1. Les conditions d'auto-excitation pour le troisième harmonique sont dans ce cas mieux obtenues que pour le premier. Un circuit générateur pratique est illustré à la fig. 2
Les modes de transistor CC déterminent les diviseurs R1R2 et R8R9 dans les circuits de base. Le courant de collecteur dépend des résistances des résistances R4 et R11 et dans ce cas est d'environ 4 mA, et le courant total consommé par le générateur est de 8 mA. La sélection du mode n'est pas nécessaire. Il est souhaitable de stabiliser la tension d'alimentation de 9 V. L'auteur a utilisé dans le générateur des résonateurs à quartz de petite taille largement utilisés dans un boîtier métallique à partir de stations de radio CB 27 MHz. La fréquence de leur résonance principale est d'environ 9 MHz, mais la fréquence de la troisième harmonique est indiquée sur le boîtier. Sur un lot assez important de résonateurs, seuls quelques-uns (environ 5%) avaient une activité insuffisante pour l'auto-excitation de ce générateur. Pour ajuster la fréquence dans une petite plage, une matrice de varicap VD1 est connectée en série avec le résonateur à quartz BQ1. Lorsque la tension de commande Ucontrol est passée de 0 à 9 V, la fréquence a changé de 700 Hz. Compte tenu de la multiplication de fréquence ultérieure (et l'écart est multiplié par le même nombre de fois), cela suffit amplement pour la FM à bande étroite dans les bandes VHF. Si la modulation ou le réglage à distance de la fréquence du générateur par la tension de commande n'est pas nécessaire, les éléments VD1, R5-R7, C4 et C5 peuvent être exclus (le droit - selon le schéma - la sortie du résonateur dans ce cas est connectée directement à l'émetteur VT2). Dans de petites limites, la fréquence peut également être ajustée avec un condensateur ajustable connecté en série avec le résonateur à quartz BQ1. La mise en place du générateur se réduit à changer la capacité du condensateur d'accord C2 pour obtenir une auto-excitation stable à la troisième harmonique. Avec sa capacité insuffisante, la génération tombe en panne complètement, et avec une capacité excessive, un "saut" à la première harmonique peut se produire. La tension de sortie est d'environ 0,5 V. Il est pratique de la contrôler avec un oscilloscope haute fréquence connecté à la sortie du générateur. Auteur : Vladimir Polyakov (RA3AAE)
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