Схема кварцевого генератора:как собрать ее

Вы инженер или производитель, который хочет понять частоту отслеживания времени или стабилизации радиопередатчиков и приемников? Если да, вам необходимо иметь общее представление о схеме кварцевого генератора с емкостью нагрузки. Таким образом, вы можете создать проект, например, часы, которые отслеживают время или подают сигналы часов. Кроме того, схемы кварцевого генератора чаще всего встречаются в ВЧ-генераторах.

Итак, в этой статье мы будем много говорить о кварцевых генераторах.

Что такое схема кварцевого генератора?

Схема кристаллического осциллятора

Источник:Викисклад

Проще говоря, схема кварцевого генератора представляет собой электронную плату, на которой размещено устройство, производящее определенную частоту. Это также схема электронного генератора, которая работает с механическим резонансом вибрирующего кристалла, чтобы генерировать постоянную частоту.

Кроме того, вы можете использовать частоту, создаваемую кварцевым генератором, для следующего:

• Отслеживайте время в кварцевых часах
• Генерировать устойчивый сигнал для цифровых интегральных схем.
• Стабилизировать и поддерживать широкий диапазон частот радиоприемника и передатчика

Кроме того, кварцевый генератор в значительной степени зависит от транспонированного пьезоэлектричества или электрострикции для эффективного функционирования. И этот процесс происходит, когда вы изменяете форму кристалла кварца в электрическом поле.

Как работает кварцевый осциллятор?

В кварцевом генераторе используется принцип обратного пьезоэлектрического эффекта. Резонансный контур включает в себя сопротивление (трение внутренней структуры кристалла), индуктивность (масса кристалла), емкость C1 (емкость от механического формования кристалла) и емкость C2 (податливость).

Таким образом, когда вы применяете поле электрической модели к цепи, оно вызывает механическую деформацию некоторых материалов. Курс также создает разность потенциалов на противоположных гранях кристалла.

Точно так же, если у вас есть разность потенциалов, которая применяется к одной из граней, это приведет к механическому напряжению. И это механическое напряжение и есть пьезоэлектрический эффект.

Как правило, лучшим кристаллом для этой схемы является кварц. Кроме того, он превосходит большинство резонаторов; Кварц портативный. Кроме того, они очень стабильны, экономичны, доступны и имеют хороший коэффициент качества.

Тем не менее, ваш пьезоэлектрический кристалл может иметь механическую вибрацию, когда вы подвергаете его подходящему переменному потенциалу. Кроме того, когда диапазон частот вашего переменного напряжения сравняется с собственной частотой вашего кристалла, вы получите максимальную амплитуду ваших механических колебаний.

Кроме того, эквивалентная электрическая схема объясняет принцип работы кристалла. Кроме того, кварцевый осциллятор имеет два основных резонанса, такие как параллельный и последовательный резонансы.

Как построить схемы кварцевого генератора?

Вот несколько примеров схем кварцевого генератора:

1. Схемы кварцевого генератора с использованием 74LS04

Кристаллический осциллятор с использованием 74LS04

Источник:Researchgate ℅ Сяо Чен

Довольно часто можно найти этот тип схемы в цифровых приложениях. И это потому, что он производит разные формы волны. Кроме того, они помогают создать диапазон частот в качестве базового времени.

Некоторые части схемы включают в себя:

• Кристалл для соединения с резистором
• Конденсатор и резистор в цепи RC-генератора
• Схема LC-генератора с конденсаторами и проводами

Принцип работы

Эта схема сочетает два резистора с одинаковым сопротивлением (от 1 кОм до 4,7 кОм) с конструкцией кварцевого генератора (от 1 МГц до 10 МГц). И он работает с двумя инверторными вентилями, которые находятся в параллельном резонансе IC1.

В зависимости от того, какой кварц используется в вашей схеме, он может генерировать допуск по частоте обертона на выходе от 1 МГц до 10 МГц. Несомненно, вы можете столкнуться с небольшими дефектами стабильности выходной частоты.

И происходит это из-за изменения температуры при работе схемы. Следовательно, это влияет на емкость кристалла и создает допуски по частоте. Но если вы сравните эту схему с обычными генераторами, в которых используются цепи LC или RC, она имеет меньшую ценность.

Кроме того, эта схема использует низкое потребление тока. Следовательно, вы можете выбрать постоянный источник питания 5 В. Кроме того, вы можете поддерживать постоянное напряжение на выходе, используя источник постоянного напряжения от 9 до 12 В для стабилизатора постоянного тока IC2-78L05.

Когда конденсаторы (С1, С2) фильтруют ток, С2 отбирает высокую частоту и защищает цепь от помех.

Тем не менее, вот компоненты, которые вам понадобятся для этой схемы:

• XTAL1 — кристаллы от 1 до 10 МГц
• R1, R2 — от 1 K до 4,7 K (1/4 Вт + 5 %)
• C3 — 2,2 мкФ (16 В), электролитический
• IC1 – 74LS04, Инверторный вентиль IV
• C1 — 10 мкФ (16 В), электролитический
• IC2 – 78L05 (5 В)
• Универсальная печатная плата
• D1 — диод 1N4001 (1А 50В)
• C2 — полиэстер 0,1 мкФ (50 В)

Тестирование схемы с помощью TTL 74LS04

Поскольку эта схема дешевая и простая, вам понадобится кристалл, TTL SN7404 и четыре резистора. Резисторы (от R1 до R4) будут смещать вентили древовидного инвертора в линейные области, в то время как кварц обеспечивает обратную связь.

Кроме того, колебание происходит только на основной частоте кристалла. Затем при размахе 5 В ваш выходной сигнал должен формировать генератор прямоугольных импульсов.

2. Генератор обертона

Генератор обертона

Источник:Researchgate ℅ Питер Пфайфер

Генератор обертона полезен, когда вы не можете изготовить кристаллы стандартной огранки, а ваша кварцевая пластина довольно тонкая. Например, ваш генератор будет иметь настроенную нагрузку передатчика 144 с источником частоты.

А нагрузка обычно имеет нечетное кратное значение основной частоты кварца. Следовательно, генератор обертонов лучше всего подходит для этого приложения. Кристаллы обертона в этом генераторе имеют частоту 11,6 МГц, и он настраивается на третью гармонику 34,8 МГц.

Первичных витков этой схемы 15 с выходным трансформатором (Амидон Т-50_6). Что касается вторичных витков, то это зависит от того, что вы подключаете к установке. Таким образом, если ваш выход следует более тройной схеме, устройство будет источником для трансивера с кристаллом 104 МГц.

3. Схема кварцевого генератора CD4060

Кристаллический осциллятор с CD4060

Источник:Researchgate

Тем не менее, курс включает IC4013 и IC4060. Эта схема имеет размер частоты около 1 Гц или 2 Гц. И вы можете использовать его для стандартных цифровых часов или обычной схемы часов. Кроме того, IC4060 представляет собой осциллятор и счетчик одностороннего действия. И вы можете определить частоту с помощью внешнего конденсатора и резистора.

Кроме того, IC4060 имеет кварцевый кристалл и является генератором стандартной частоты схемы. Конденсатор не упущен, так как он помогает в настройке периода. А внутри IC4060 есть встречные курсы — с частотой 2 Гц, которая разделяет контакт 3. Кроме того, если вы хотите разделить две частоты тактового сигнала, используйте IC4015.

4. Генераторы радиочастот

Схема ВЧ-генератора

Источник:Researchgate ℅ CCBY

Если вы внимательно посмотрите на принципиальную схему, вы заметите основной кварцевый генератор в левом нижнем углу. Кроме того, вы увидите небольшой усилитель мощности мощностью 1 Вт.

Компонент помогает управлять фильтром нижних частот и согласующей схемой.

Затем генератор использует схему формирования ключа для включения и выключения генератора.

Следовательно, цепь будет плавно запускаться и останавливаться. Кроме того, это помогает избежать передачи кликов.

Устройство предлагает большую мощность и более чистую форму волны, и все это благодаря схеме стока генератора на полевых транзисторах. Интересно, что питание на поле поступает от 40-метрового любительского диапазона QRP с кодом Морзе или передатчика с непрерывной волной (микропереключатель).

5. Инвертирование гейт-генераторов

Инвертирование гейт-генераторов

Генераторы с инвертирующим затвором — одни из самых простых генераторов, которые вы можете сделать. Самое приятное то, что вы можете выбрать практически любую CMOS с инвертирующим затвором, которая будет работать. Таким образом, вы можете использовать CMOS с инвертирующим затвором, например 74HC14, 4069, 74HC04 и т. д.

Кроме того, обычно снова используются полностью цифровые ворота. Но если вы хотите, чтобы они работали как усилители, смещайте их резистором около 1М5 и выше. Кроме того, ваша схема может предлагать фазовый сдвиг 1800. И единственный способ получить положительную обратную связь 3600 и инициировать генерацию — это использовать конденсаторы. Конденсаторы помогут вам обеспечить оставшийся фазовый сдвиг.

Тем не менее, ни один из компонентов в этой схеме не является критическим. Итак, конденсаторы (С1 и С2) могут быть от 10п до 100п. С другой стороны, ваш резистор (R1) может быть от 10K до 10M. Короче говоря, ваши значения должны зависеть от огранки и частоты вашего кристалла.

Что делать, если вам нужны точные значения? Вы можете получить это, убедившись, что ваш C1 является переменным конденсатором. Но если вам не нужна такая точность, выберите второй конденсатор 39p.

Применения кварцевого осциллятора

Вы можете использовать кварцевый генератор для следующих важных приложений:

• Видеоигры
• Модемы
• Персональные компьютеры
• Автомобильное приложение
• Телекоммуникации
• Управление двигателем
• Цифровые системы
• Системы GPS
• Датчики температуры
• Системы кабельного телевидения

Результаты

Несомненно, наличие подробной информации о схеме кварцевого генератора дает вам значительное преимущество при создании конкретных электронных устройств — в первую очередь, в домашних условиях.

Вот почему мы написали эту статью — чтобы помочь вам в изучении схем кварцевых генераторов.

Поэтому мы будем рады ответить на любые ваши вопросы, касающиеся этой статьи. Поэтому не стесняйтесь обращаться к нам, и мы свяжемся с вами, как только сможем.