Дипломдық ЖҰмыс кварцты автогенератордың сұлбасын қолданбалы бағдарламаның көмегімен талдау
Кварцты автогенератордың негізгі ерекшеліктері
жүктеу/скачать 0,77 Mb.
|
ДЖ Нургазина
| 1.2 Кварцты автогенератордың негізгі ерекшеліктері
Кварцты резонаторлар – тербеліс жиілігін тұрақтандыру үшін қолданылатын, жоғары сапалы пьезоэлектрлік элементтер. Олар байланыс жүйелерінде, өлшеу және тұрмыстық техникада, есептеу техникасында, сезімталдығы жоғары датчиктерде және т.б. кеңінен қолданылады. Резонаторлардың автогенераторлардың сипаттамаларына әсер етені өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері болады. Табиғи кварц қымбат материал болғандықтан және қорының шектеулі болуына байланысты электроникада шамамен екі мың атмосфера қысымда, 350°C температурада гидротермальды синтез әдісі арқылы алынатын синтетикалық кварц кристалдары қолданылады. Кристаллдарды өсіру 30-дан 260 күнге дейін созылады. Кварцты алу мерзімі ұлғайған сайын оның біртектілігі мен тазалығы арта түседі, бұл синтетикалық және табиғи кварцтың сапалық көрсеткіштерінің жақындауына әкеледі. Алынған пластиналарды соңғы өңдеуге үлкен назар аударылады, себебі беттің кез-келген кедір-бұдырлығы электрлік сипаттамалардың нашарлауына және фликкер-шулардың деңгейінің жоғарылауына әкеледі. Резонаторлардың сапасын бағалайтын негізгі сипаттамаларға: беріктілік, жиіліктік және жұмыстық температуралық диапазондар, бастапқы калибрлеу дәлдігі, жиілік тұрақтылығының көрсеткіштері: жиіліктік-температуралық тұрақтылық және тозу жатады. Кварцтың маңызды параметрі – Кюри температурасы (573°С) болып табылады. Аталған температура жоғарылап кеткен кезде кварц пьезоэлектрлік қасиеттерінің көп бөлігін жоғалтып, бета-кварц түріне өтеді. Кварц жиілікігінің тұрақтылығы тек температураға ғана емес, сонымен қатар уақыт өте келе кристалдағы ішкі өзгерістерге, яғни тозуға байланысты болады. Оның мәніне өндіріс және пайдаланумен байланысты көптеген факторлар әсер етеді. Өндірушілер әдетте бірінші және келесі жылдарда тозудың максималды деңгейін көрсетеді. Кварцтың қартаю процесіне радиацияның өзі әсер етеді. Радиациялық төзімділікті арттыру үшін кварц кристалын тазартудың арнайы технологиясы (sweeping) бар. Ол үшін кварцты 500°С температурада термостатқа салып, электромагниттік өріс арқылы баяу өткізеді. Бұл радиацияға төзімділікті нашарлататын барлық сілтілік металдарды бір жерде жинауға және кристалдың осы бөлігін кесуге мүмкіндік береді [7]. Нәтижесінде кварцты резонаторлардың қасиеттері жиілік тұрақтылығы, жұмыстық температуралық диапазон, жиілікті қайта құру мүмкіндігі және т.б. сияқты автогенераторлардың маңызды сипаттамаларымен анықталады. Кварц тілімдерінің сан алуандығы қолдану саласына қарай дұрыс нұсқаны таңдауға мүмкіндік береді [9]. Кварцты автогенераторлардың түрлеріне байланысты ерекшеленеді. Цифрлық генераторлардың жиілігін кварцтық тұрақтандырудың ерекшеліктерін қарастырайық. Кварцты автогенераторды құрастырған кезінде келесі ерекшелікке көңіл бөлу керек, яғни мультивибратор негізіндегі кристалдық осциллятор осцилляторлы сұлбамен салыстырғанда сәл басқаша принциптерге негізделіп жұмыс істейтініне назар аудару керек. Егер осцилляторлы сұлбада кварц резонаторы тербелмелі контурға кіретін индуктивтілік ретінде пайдаланылса, онда мультивибратор сұлбасында кері байланыс тізбегіндегі тар жолақты фильтр ретінде қолданылады. Бұл мультивибратор және автогенераторлы сұлбаларына жалғанған бір резонатор әртүрлі жиіліктердегі сигналдарды тудырады. Бұл құбылысты түсіну үшін кварц резонаторының эквивалентті тізбегін және кварц резонатор кедергісінің жиілікке тәуелділік сипаттамасын еске түсірейік. Кварцты резонатордың эквиваленттік сұлбасы 9 а-суретте, ал кедергінің жиіліктен тәуелділігі 9 б-суретте келтірілген. Мультивибратор сұлбасында кварц резонаторының тізбектік резонансы (кристалдың меншікті тербелістері) пайдаланылады, ал автогенератор сұлбасында генерация резонатордың индуктивтілігі мен электр сыйымдылығынан тұратын параллель резонанс контурының жиілігіне жиілікте жасалады. әсерінен пайда болған контурдың параллель резонансына жақын жиілікте орындалады. Осындай жиіліктер бір-біріне жақын, бірақ анықтамалары жағынан сәйкес келмеуі мүмкін. Нәтижесінде генерацияланатын тербелістердің жиіліктері бір-бірінен ерекшеленетін болады. Әдетте, тізбекті және параллель резонанстар арасындағы жиіліктер айырмасы шамамен 1 килогерцті құрайды. а) кварцты резонатордың эквиваленттік сұлбасы ә) кедергінің жиіліктен тәуелділігі 9-сурет – Кварцты резонатордың эквиваленттік сұлбасы мен кедергінің жиіліктен тәуелділігі Мультивибратор сұлбасы бойынша құрастырылған генератор кварц кристалының меншікті жиілігінде қоздырылатындықтан, кварцтық мультивибратордың тұрақтылығы автогенератор сұлбасымен салыстырғанда жоғары болады, өйткені кварц резонаторының тізбектік резонанс жиілігіне сыртқы паразит сыйымдылықтар әсер етпейді. Дегенмен, осындай сұлбада кварцтық резенатордың резонанстық жиілігінен алыс жиілікте генератордың өздігінен қозуы мүмкін болады. Бұл кварц ұстағышының сыйымдылығына байланысты, сондықтан бұл құбылыспен күресу үшін мультивибратор сұлбасында арнайы шараларды қамтамасыз ету қажет. Генераторлар сұлбаларын құрастыру кезінде олардың кедергілердің күшті көздері екенін ескеру керек, сондықтан мұндай генераторлар әдетте экрандалады. Генераторлар іске асырылатын микросхемалардың қоректендіру тізбектерінде міндетті түрде жоғары фильтрленетін жоғары жиілікті конденсаторлар болу керек. Фильтрация процесі жақсы жүру үшін қорек тізбектерінде конденсаторлардан басқа фильтрлейін дроссельден қолданылады. Кедергілерді азайту үшін конструктивтік шаралар қолданылады. Мысалы, генерацияланатын сигналдың жанынан корпустық өткізгіштер жүргізіледі. Осылайша жолақтық тарату желілері құралады [10]. жүктеу/скачать 0,77 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|