образованную металлическими пластинами кварцедержателя, и ток кварца /кв, обусловленный наличием пьезоэффекта. Величина тока кварца зависит от частоты приложенного напряжения. При совпадении ее с частотой собственных механических колебаний кварца амплитуда колебаний максимальна. Пьезоэлектрический ток оказывается наибольшим, а ею фаза совпадает с фазой приложенного напряжения Поэтому кварцевую пластину можно уподобить последовательному контуру. Собственная частота колебаний кварца зависит от типа среза и геометрических размеров пластины. Для различных видов среза значение собственной частоты

Рис. 1.60. Устройство кварцедержателя

Рис. 1.61. Условное обозначение (а) и эквивалентная схема (б) кварцевой пластины с кварцедержателем

кварца (в Мгц) колеблется от = -др /(, = - , где d - тол-

d iJ

щина пластины, мм. Так, например, для пластины Х-среза и коле-

2 836

баний по толщине (вдоль оси X) собственная частота равна--.

Следует отметить, что кроме основных резонансных частот каждая кварцевая пластина обладает также рядом дополнительных (паразитных) резонансов. Однако при правильно выбранно.м угле среза дополнительные резонансы расположены далеко от основной частоты и возбуждения пластины на дополнительной частоте не происходит.

Для небольших расстроек вблизи собственной частоты кварцевая пластина может быть представлена в виде эквивалентной схемы, изображенной на рнс. 1.61,6. На этой схеме кварц заменен последовательным контуром 1квСквГкв. Емкость Со - статическая емкость пластин кварцедержателя. Параметры эквиваленгной схемы зависят от размеров пластин и типа среза.

Обычно эквивалентная емкость кварца Скв равна десятым или сотым долям пикофарады. Эквивалентная индуктивнос1Ь кварца Ькв - от долен до десятков миллигенри. Эквивалентное сопротивление кварца Гкр измеряется десятками или единицами ом. Следо-

вательно, добротность последовательного контура порядка десятков тысяч.

Статическая емкость кварцедержателя Со равна 10-40 пф, т. е. в сотни раз больше эквивалентной емкости кварца Сш. Поэтому собственная резонансная частота кварца как последовательного контура и>окв = т-п, близка к собственной ча-

V кв -кв

стоте эквивалентного параллельного контура, ибо с учетом емкости ква1рцедержателя эта частота определяется по формуле 1

»0 экв =

f Скв + Со

Применяя правила приближенного вычисления, можно записать

»0 экв -Г-====-.

У WCkb(i-)

Так как С„в<С Со, то отличие частоты параллельного резонанса (оозкв от частоты последовательного резонанса юокв не превышает десятых долей процента.

На рис. 1.62 приведены графики, показывающие зависимость реактивного Хкв и полного Zkb сопротивлений кварца от частоты (график изображен без учета активных потерь в кварце).

Рис. 1.62. Зависимость реактивного (а) н полного (б) сопротив лений кварца от частоты

5. Схемы кварцевых Автогенераторов

Существуют различные типы схем кварцевых автогенераторов. В так называемых осцилляториых схемах используется свойство кварца сохранять индуктивный характер сопротивления в узком интервале частот, леиащих между частотами последовательного и параллельного резонанса (рис. 1.62). Осцилляторные схемы собраны по типу трехточечиых. Кварц включается в такие участки схемы, сопротивление которых для выполнения фазового условия самовозбуждения должно иметь индуктивный характер Два варианта таких схем приведены на рис. 1.63. Третий возможный вариант С включением кварца между анодом и катодом лампы не используется, так как в нем кварц сильно шунтируется нагрузкой Появление колебаний в осцилляторной схеме автогенератора свидетельствует о наличии кварцевой стабилизации.

На рис. 1.63, а и б приведены принципиальные схемы ламповых кварцевых автогенерагоров осцилляторного типа. На рис. 1.63, а кварц включен между сеткой и катодом, на рис. 1.63,6 -между

анодом и сеткой. Фазовое условие самовозбуждения выполняется, если Б схеме рис. 1.63, а анодный контур Laa имеет индуктивный характер сопротивления, а в схеме рис. 1.63,6- емкостный характер. При этом схема с кварцем между сеткой и катодом приводится к индуктивной трехточке, а схема с кварцем между анодом и сеткой - к емкостной трехточке.

Поскольку частота генерируемых колебаний может находиться лишь в узком диапазоне между двумя собственными частотами кварца (там, где кварц имеет индуктивное сопротивление), то для

Ч- V

Рис. 1.63. Принципиальные н эквивалентные схемы ламповых кварцевых генераторов осцилляторного типа: с - схема с кварцем, включенным между сеткой и катодом лампы, б - схема с кварцем, включенным между анодом и сеткой лампы

обеспечения индуктивного характера сопротивления анодного контура в первой схеме (рис. 1.63, а) контур должен быть настроен на частоту, большую частоты кварца (точнее, tOgtOgg).

Во второй же схеме (рис. 1.63,6), где в анодной цепи необходимо иметь сопротивление емкостного характера, коитур должен быть настроен на частоту, меньшую частоты кварца (%<«)(,а). На рис. 1.64 приведены кривые, иллюстрирующие настройку контуров в схемах кварцевых генераторов. При определении характера сопротивления кварца и контура по этим кривым удобно пользова1ься следующими правилами: на тех участках кривой Z = - f(o)), где сопротивление цепи возрастает с ростом частоты, цепь имеет индуктивный характер, на участке, где сопротивление уменьшается с возрастанием частоты,- емкостный характер.

Недостатком первой схемы с кварцем между катодом и сеткой является несколько меньшая стабильность частоты; эго является