Oscillateurs à cristal harmonique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Noeuds d'équipement de radio amateur. Générateurs, hétérodynes

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Les émetteurs-récepteurs modernes nécessitent une précision accrue de réglage de la fréquence de fonctionnement. Cette exigence est assez facile à assurer en appliquant une stabilisation de fréquence au quartz. En règle générale, les résonateurs à quartz des générateurs sont excités à la fréquence fondamentale (jusqu'à 20 ... 22 MHz). Cela est dû au fait que les résonateurs à quartz ont généralement une coupe AT, c'est-à-dire qu'ils utilisent des oscillations de cisaillement (à travers l'épaisseur de la plaque de quartz). Comme à une fréquence de 22 MHz l'épaisseur de la plaque de quartz est inférieure à 0,08 mm, il est technologiquement difficile d'obtenir des plaques plus fines sans augmenter significativement le coût du résonateur.

Habituellement, au-dessus de la fréquence spécifiée, les résonateurs excitent des harmoniques mécaniques impairs. A cet effet, une inductance (Fig. 1) est incluse dans un oscillateur à quartz, réalisé selon le schéma capacitif à trois points. Le circuit oscillant parallèle résultant, formé par la bobine L1 et le condensateur C1, est accordé à une fréquence inférieure à l'harmonique de travail, mais supérieure à la précédente. Alors, à la fréquence de l'harmonique recherchée, la résistance du circuit a un caractère capacitif, et à une fréquence inférieure, elle est inductive. En conséquence, l'équilibre des phases et des amplitudes est effectué uniquement sur l'harmonique de travail.

Fig. 1. Oscillateur à cristal - selon le schéma capacitif à trois points

En principe, il est possible d'exciter des résonateurs à quartz à la troisième harmonique sans utiliser d'inductance, comme le montre la Fig. 2. L'excitation du résonateur à l'harmonique est décrite dans [1]. Dans ce circuit, le quartz est connecté entre deux grilles d'un transistor à effet de champ haute fréquence avec une charge de self (L1) dans le circuit de drain. Cela fournit le déphasage nécessaire pour exciter le quartz à la troisième harmonique. La charge du générateur est connectée via un suiveur de source (émetteur). Sinon, la capacité de charge conduit dans la plupart des cas à une rupture des oscillations (pour la troisième harmonique). Ce circuit oscillateur a de bonnes performances. Il excite à la fois les quartz obsolètes de type RK-169 et les modernes (société allemande "Jauch", société de production de Saint-Pétersbourg "Morion").

Fig.2. Oscillateur à cristal excité sans inductance

Le circuit a été testé avec des résonateurs à quartz à des fréquences de 5 à 16 MHz. Lors de l'utilisation de résonateurs de 5 à 9 MHz, il était nécessaire d'augmenter l'inductance de l'inductance à 100 μH. En ajustant la tension à la deuxième porte à l'aide de R1, il est possible d'obtenir l'excitation du quartz à la troisième harmonique et l'amplitude d'oscillation requise à la sortie du circuit. Au lieu d'un transistor à effet de champ à double grille de type BF961, vous pouvez essayer d'utiliser KP327, KP359, mais tous les types de résonateurs à quartz ne seront pas excités à la troisième harmonique.

Dans le schéma suivant, illustré à la Fig. 3, les résonateurs à quartz sont également excités à la troisième harmonique.

Fig.3. Oscillateur à quartz à commutation de diodes VT1

Un lecteur expérimenté en ingénierie radio, après avoir soigneusement examiné le circuit, peut douter de l'opérabilité du générateur proposé, car. une résistance relativement importante (R2) est incluse dans le circuit du collecteur, et seulement 100 ohms (R1) entre la base et le collecteur. Dans ce cas, le transistor VT1 est utilisé en commutation de diodes, lorsque la base et le collecteur sont au même potentiel par rapport au fil commun du circuit. Le courant traversant le transistor est fixé par une résistance dans le circuit du collecteur. Et la résistance R1 n'est nécessaire que pour éteindre les oscillations parasites dans le circuit formé par l'inductance L1 et la capacité de la jonction base-collecteur du transistor, ainsi que les capacités parasites du circuit. Compte tenu du fait que les paramètres h du transistor dépendent de son mode de fonctionnement et de la fréquence, le circuit proposé équilibre les phases et les amplitudes à la troisième harmonique du quartz. La charge de l'oscillateur à cristal est connectée via un suiveur de source (émetteur) avec une impédance d'entrée élevée. Dans ce schéma, les résonateurs à quartz sous vide (RK100, RK-259) et scellés (RK-169) sont excités. Le circuit a été testé avec du quartz à des fréquences de 5 à 16 MHz. Avec certains types de quartz basse fréquence, pour une excitation plus fiable des oscillations, il est nécessaire d'augmenter R1 à 220 ohms, la capacité C2 à 36 pF. Lors de l'utilisation de quartz « peu actif », il est souhaitable d'augmenter l'inductance de l'inductance L1 à 50 μH. Même avec des rapports défavorables des éléments de cet oscillateur à quartz, lorsque la puissance est passée de 4 à 12 V, il était possible d'exciter le quartz à la troisième harmonique. Les transistors du générateur peuvent être utilisés de types KT315, KT306, KT325, KT355, KT399, il vous suffit de sélectionner L1, C2 et de modifier la tension d'alimentation pour fonctionner avec le type de résonateur à quartz requis.

Le schéma suivant proposé à l'attention des lecteurs (Fig. 4) est un peu plus compliqué, mais il ne contient aucun produit d'enroulement. Dans ce circuit, l'équilibre de phase est effectué lorsque le quartz est excité à la troisième harmonique à l'aide d'un circuit RC.

Fig.4. Oscillateur à cristal sans produits d'enroulement

L'oscillateur est réalisé sur un étage différentiel. Le transistor gauche (selon le circuit) de l'étage différentiel est connecté selon le circuit avec une base commune, le droit - selon le circuit avec un émetteur commun. Un circuit RC déphaseur R5-C3 est connecté entre les collecteurs des transistors. Le circuit considéré appartient aux oscillatoires, car sans résonateur à quartz, qui est une inductance équivalente, les oscillations ne se produisent pas. Dans le circuit, les résonateurs sont bien excités à des fréquences de 5 à 16 MHz. Pour le quartz basse fréquence, il est nécessaire d'augmenter la capacité C3 à 10 pF. Lors du changement des éléments du circuit déphaseur: résistance R5 - de 10 à 150 Ohm, capacité C3 - de 0 à 10 pF, il a été possible d'obtenir des oscillations stables au troisième harmonique mécanique du quartz. L'ensemble de transistors DA1 peut être remplacé par une paire assortie de transistors haute fréquence KT306, KT368, KT325, KT355, KT399. Dans ce circuit, la charge doit également être connectée via une cascade avec une impédance d'entrée élevée. La tension d'alimentation nominale est de 9 V, mais pour exciter des oscillations il est parfois utile de la « pomper » dans la plage de 4 à 12 V.

littérature

1. Oscillateur à quartz sur transistors. -Radio, 1977, N3, p.60.

Auteur : O. Belousov, Tcherkassy ; Publication : radioradar.net

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