Умножитель частоты на два. Кварцевый автогенератор

Принципиальная электрическая схема умножителя частоты представлена на рис.3.1.

Назначение элементов такое-же, как и в генераторе с внешним возбуждением(ГВВ), поэтому расчет умножителя частоты аналогичен расчету генератора с внешним возбуждением, но на транзисторе с меньшей выходной мощностью, в нашем случае 0,5 Вт с 1,5-кратным запасом из-за короткого замыкания первой гармоники через последовательны резонансный контур на элементах L₁ - C₁.

Рис. 3 Принципиальная электрическая схема умножителя частоты на два

На вход умножителя частоты поступает сигнал с частотой f₁ от кварцевого автогенератора АГ через эмиттерный повторитель ЭП.

       Последовательный контур на элементах L₁ - C₁ настроен на входную частоту f₁ и замыкает ее на корпус, так-как на выходе должна быть удвоенная частота 2f₁.

На удвоенную частоту настроен второй контур на элементах L_к - С_к1- С_к2.

С емкостного делителя напряжения выходной сигнал поступает на генератор с внешним возбуждением.

Кварцевый автогенератор

Автогенератор с кварцевым резонатором QZ собран на транзисторе VT  по схеме емкостной трехточки (рис. 4.1, а). 

Схема замещения по переменному току представлена на рис. 4.1, б.

                   а                          б

Рис. 4.1 Электрическая принципиальная схема автогенератора (а),

схема замещения по переменному току (б)

Между эмиттером и базой включен конденсатор C₁. Роль индуктивности между коллектором и базой транзистора VT выполняет кварцевый резонатор QZ. Роль емкости между зажимами коллектор–база выполняет резонансный контур L₁C_4., при этом генератор возбуждается на частоте, расположенной на правом склоне амплитудно-частотной характеристики, где резонансный контур имеет емкостной характер сопротивления (рис. 5, б).

Автогенератор имеет мягкое возбуждение за счет отпирающего смещения при помощи делителя на резисторах R₁, R₂.

При втягивании атогенератора в работу повышается напряжение на цепочке автосмещения R₄, С₅ за счет переменного напряжения генерации. Напряжение на цепочке автосмещения возрастает и компенсирует напряжение делителя на резисторах R₁, R₂, вследствие чего транзистор VT переходит в режим с отсечкой коллекторного тока, при этом на коллекторе формируется отрицательная полуволна напряжения.

Резонансный контур L₁ C₄ формирует положительную полуволну, которая сопрягается с отрицательной полуволной напряжения на коллекторе в момент перехода через нуль, в результате на выходе получаем гармонический сигнал с незначительными искажениями, так как амплитуда отрицательной полуволны напряжения на коллекторе незначительно превышает положительную полуволну, формируемую резонансным контуром L₁ C₄, если контур нагружен на высокоомную нагрузку.

Для устойчивой работы автогенератора в цепь кварцевого резонатора включают последовательный L_кC_к – контур, настроенный на частоту генерации. Для устранения паразитных гармоник кварцевый резонатор шунтируют резистором R_ш.