הבנת מעגלי מתנד קריסטל

תצורות מעגל מתנד בסיסי של מצב מוצק מוצקות כיום יותר, כמעט כל המעגלים הם שינויים במערכות צינור הוואקום המוכרות באופן נרחב כמו מתנד פירס, הרטלי, קלאפ ובטלר ועובדים עם מכשירים דו-קוטביים ומכשירים FET.

למרות שכל המעגלים הללו עומדים ביסודם במטרתם המתוכננת, יש שפע של יישומים הקוראים למשהו אחר לחלוטין או כאשר הפונקציונליות מצריכה תיאור מדויק.

להלן מגוון מעגלים, למגוון יישומים החל מ- LF דרך VHF, אשר בדרך כלל לא נראים בשימוש חובבני או בספרים קיימים.

טכניקות מעגל מתנדים גבישים במצב מוצק בסיסיות כבר מבוססות היטב, ורוב המעגלים הם התאמות לטכנולוגיית צינור הוואקום הידועה כגון מתנד פירס, הרטלי, קלאפ ובטלר ומשתמשים במכשירים דו קוטביים וגם במכשירי FET.

בעוד שמעגלים אלה בעצם ממלאים את מטרתם המיועדת, ישנם יישומים רבים הדורשים משהו אחר או כאשר יש לאפיין אמין את הביצועים.

כאן מוצגים מגוון מעגלים, למגוון יישומים מ- LF דרך VHF, שאינם נפוצים בשימוש חובבני או בספרות הנוכחיים.

דרכי פעולה

נקודה המוערכת לעתים רחוקות, או פשוט מתעלמים ממנה, היא העובדה שגבישי קוורץ יכולים להתנודד במצב תהודה מקבילית ובמצב מהדהד סדרתי. שני התדרים מחולקים עם הבדל מינורי, בדרך כלל 2-15 קילוהרץ בטווח התדרים.

תדר התהודה בסדרה קטן בתדירות בהשוואה למקביל.

גביש ספציפי המיועד לשימוש במצב מקביל עשוי להיות מיושם כראוי במעגל תהודה סדרתי אם קבלים שווה ערך בגודל לקיבולת העומס המדויקת שלו (בדרך כלל 20,30, 50 או 100 pF) יחוברו בסדרה עם הקריסטל.

למרבה הצער, לא ניתן להפוך את המשימה לקריסטל תהודה סדרתי במעגלי מצב מקביל. גביש מצב הסדרה ככל הנראה יתנודד מעבר לתדר המכויל שלו במצבו ואולי לא יהיה אפשרי להעמיס אותו באופן קיבולי מספיק.

גבישי אוברטון פועלים במצב הסדרה בדרך כלל על הצליל השלישי, החמישי או השביעי, והיצרן בדרך כלל מכייל את הגביש בתדר הצליל.

הפעלת קריסטל במצב מקביל והכפלת התדר 3 או 5 פעמים מייצרת תוצאה חדשה למדי על ידי הפעלת בדיוק אותו קריסטל במצב הסדרה על הצליל השלישי או החמישי שלו.

בזמן שקניית גבישים בטון יתרחקו מהדילמה ותזהו את התדירות שתרצו במקום התדירות הבסיסית לכאורה.

גבישים בסיסיים בטווח של 500 קילוהרץ עד 20 מגה הרץ בנויים בדרך כלל לתפקוד מצב מקביל אולם עם זאת ניתן היה לבקש הפעלת מצב סדרה.

עבור גבישים בתדר נמוך עד 1 מגה הרץ, ניתן לבחור בכל אחד מהמצבים. גבישים עיליים בדרך כלל מכסים את הטווח 15 מגה הרץ עד 150 מגה הרץ.

טווח רחב או מתנדים אפריודיים

מתנדים שלעולם לא משתמשים במעגלים מכוונים הם לרוב שימושיים מאוד, בין אם הם 'דמקי קריסטל' או כל סיבה אחרת. במיוחד עבור גבישי LF, מעגלים מכוונים עשויים להיות ענקיים למדי.

מצד שני, הם בדרך כלל לא נטולי מלכודות משלהם. כמה גבישים רגישים לתנודה במצבים לא רצויים, במיוחד גבישים חתוכים DT ו- CT המיועדים למתנדים קוורץ LF.

זה באמת רעיון טוב לוודא שהפלט נמצא בתדירות הנכונה ולא נראה 'אי יציבות במצב'. מזעור משוב בתדרים הגבוהים בדרך כלל פותר זאת.

במקרים מיוחדים, ניתן לשכוח את התיאוריה שלעיל ולנייד מתנד בעל מעגל מכוון כחלופה (מתנדים קריסטל LF נבדקים לאחר מכן).

מעגלי קריסטל

המעגל הראשון למטה הוא מתנד מצויד לפולט, וריאציה של מעגל באטלר. הפלט של המעגל באיור 1 הוא בעצם גל סינוס שמפחית את הנגד הפולט של Q2 מגביר את התפוקה ההרמונית.

כתוצאה מכך, גביש של 100 קילו-הרץ מייצר הרמוניות מעולות באמצעות 30 מגה-הרץ. זהו מעגל מצב סדרתי.

ניתן להשתמש במגוון טרנזיסטורים. עבור גבישים מעל 3 מגה-הרץ, מומלץ לבצע טרנזיסטורים בעלי מוצר רוחב פס גבוה. עבור גבישים במגוון 50 קילוהרץ עד 500 קילוהרץ, עדיפים טרנזיסטורים עם רווח LF גבוה, כמו ה- 2N3565.

בנוסף, עבור גבישים בבחירה זו, פיזור מותר הוא בדרך כלל נמוך מ 100 מיקרו-וואט ואילוץ משרעת עשוי להיות חיוני.

מוצע מתח אספקה ​​מופחת, בד בבד עם הפעלה יעילה. שינוי המעגל באמצעות הכללת דיודות כפי שמוצג באיור 3 הוא טכניקה מועילה יותר ויעילות ההתחלה משופרת.

המעגל יתנודד עד 10 מגה-הרץ באמצעות טרנזיסטורים מתאימים וערכי נגדי פולט. בדרך כלל מומלץ לעקוב אחר פולט או מאגר חסיד מקור.

הערות זהות לאמור לעיל מתחברות לאיור 2. מאגר עוקב פולט משולב במעגל זה.

שני המעגלים רגישים במקצת לתדר ולשינויים במתח הספק ומפרט עומס. מומלץ לטעון 1 ק 'ומעלה.

ניתן לשלב TTL lC עם מעגלי מתנד קריסטל אם כי במעגלים רבים שפורסמו יש יעילות התחלה איומה או שהם חווים אי-יכולת חזרה בגלל פרמטרים עצומים ב- lC.

המעגל באיור 4. נוסה על ידי המחבר בטווח 1 מגה-הרץ עד 18 מגה-הרץ ויעודד אותו. זהו מתנד במצב סדרה ומחמיא גבישים לחיתוך AT.

הפלט הוא סביב 3 וולט לשיא, גל מרובע עד כ -5 מגה הרץ שמעליו זה הופך לדומים יותר לפולסים של חצי סינוס. יעילות ההתחלה היא מעולה, שנראה בעיקר גורם קריטי עם מתנדים TTL.

מתנדים קריסטלים בתדירות נמוכה

גבישים בטווח של 50 קילוהרץ עד 500 קילוהרץ דורשים גורמים מובחנים שלא נצפו בגבישי ה- HF החתוכים ב- AT או BT.

התנגדות הסדרה הדומה גדולה בהרבה והפיזור המותר שלהם מוגבל ליותר מ -100 מיקרו-וואט, באופן אידיאלי ל -50 מיקרו-וואט ומטה.

המעגל באיור 5 הוא מתנד במצב סדרתי. הוא מציע את היתרון של אי צורך במעגל מכוון, וכולל מבחר של תפוקת סינוס או גל מרובע. עבור גבישים בספקטרום של 50-150 קילוהרץ, מומלץ לבצע טרנזיסטורים 2N3565 למרות שמפרסם מוצא את הסביר של BC107.

שני המגוון עשויים להתאים לגבישים בטווח של 150 קילוהרץ עד 500 קילוהרץ. אם אתה חושב שהגביש כולל עמידות גדולה בסדרה, אז אתה יכול להגדיל את הערך של R1 ל -270 אוהם ו- R2 ל -3.3 k.

עבור פעולות גל מרובע, C1 הוא 1 uF (או אולי גודל לצד, או גדול ממנו). עבור תפוקת גל סינוס, C1 אינו נמצא במעגל.

בקרת המרחב היא מיותרת. תפוקת גל סינוס היא בערך 1 וולט רמ ', תפוקת ויתור מרובעת סביב 4 וולט לשיא.

המעגל באיור 6 הוא למעשה סוג מתוקן של מתנד קולפיטס, עם הכללת הנגד Rf לוויסות משוב. יש למזער את הקבלים C1 ו- C2 באמצעות גודל מחושב ככל שהתדירות מוגברת.

ב- 500 קילוהרץ, הערכים עבור C1 ו- C2 חייבים להיות בערך 100 pF ו- 1500 pF בהתאמה. המעגל כפי שהוכח מציע פלט גלי סינוס באמצעות ההרמוניה השנייה בסביבות 40 dB נמוכה יותר (ומעלה).

זה בדרך כלל ממוזער באמצעות צביעה מודעת של Rf ו- C1. זכור כי בכמות המוקטנת משוב חיוני בכדי להשיג זאת, נדרש כ- 20 שניות כדי שהמתנד יגיע לתפוקה מלאה.

התפוקה היא סביב 2 עד 3 וולט שיא לשיא. כאשר אתה זקוק ליציאה עמוסה בהרמוניות, הכללה קלה של קבלים של 0.1 uF מעל הנגד הפולט תשיג זאת. התפוקה עולה לאחר מכן לסביבות 5 וולט לשיא.

ניתן היה להפחית את מתח אספקת החשמל במקרים כאלה כדי להפחית את פיזור הגבישים. ניתן להשתמש בטרנזיסטורים אחרים, אם כי ייתכן שיהיה צורך לשנות את ההטיה והמשוב. עבור גבישים קנטנקריים שנועדו להתנודד במצבים מלבד אלה שהיית רוצה, המעגל באיור 7 הציע בחום

המשוב נשלט על ידי ברז לאורך עומס האספן של Q1. הגבלת המשרדים חשובה כדי לשמור על פיזור הגבישים בתוך הגבולות. עבור גבישי 50 קילוהרץ הסליל צריך להיות 2 mH והקבל המהדהד שלו 0.01 uF. התפוקה היא בערך 0.5 וולט רם, ביסודו גל סינוס.

מומלץ מאוד להשתמש בחסיד פולט או מאגר עוקב מקור.

במקרה שמשתמשים בקריסטל במצב מקביל יש לשנות את הקבל של 1000 pF המצוין בסדרה עם הקריסטל לקיבולת העומס שנבחרה של הקריסטל (בדרך כלל 30, 50 עד 100 pF עבור סוגים אלה של גבישים).

מעגלי מעגל קריסטל HF

עיצובים של מצב מוצק עבור גבישי ה- HF הידועים לחיתוך AT נוטים להיות לגיון. אבל, תוצאות לא בהכרח מה שאתה יכול לצפות לקבל. רוב הגבישים החיוניים עד 20 MHZ נבחרים בדרך כלל לתפקוד במצב מקביל.

אף על פי כן, ניתן להשתמש בסוג זה של גבישים במתנדים במצב סדרתי על ידי מיקום קיבולת העומס הרצויה בסדרה עם הקריסטל כאמור קודם. שני סוגי המעגלים נדונים להלן.

מתנד טוב לטווח של 3 עד 10 מגה הרץ שאינו דורש מעגל מכוון מוצג באיור 8 (א). זה באופן טבעי, אותו מעגל כמו איור 6. המעגל עובד טוב מאוד עד 1 מגה הרץ כאשר C1 ו- C2 גבוהים מ -470 pF ו- 820 pF בהתאמה. זה עשוי להיות מנוצל ל 15 מגה הרץ במקרה C1 ו- C2 יצטמצמו ל 120 pF ו 330 pF. בהתאמה.

מומלץ להשתמש במעגל זה למטרות לא קריטיות בהן רצוי פלט הרמוני גדול, או לא אפשרות. הכללת מעגל מכוון כמו ב- 8b ממזערת תפוקה הרמונית באופן משמעותי.

מומלץ בדרך כלל מעגל מכוון עם Q משמעותי. במתנד של 6 מגה-הרץ השגנו את התוצאות שלהלן. לאחר סליל Q של 50 ההרמונית השנייה הייתה 35 dB כל הדרך למטה.

לאחר שאלה של 160, זה היה -50 dB! ניתן לשנות את הנגד Rf (להגדיל מעט) כדי לשפר זאת. התפוקה מוגברת בנוסף באמצעות סליל Q גבוה.

כפי שנצפה בעבר, עם ירידה במשוב זה דורש כמה עשרות שניות כדי להשיג תפוקה של 100% מההפעלה, למרות זאת, יציבות תדרים היא פנטסטית.

ניתן להשיג תפקוד בתדרים שונים על ידי כוונון הקבלים והסליל ביעילות.

ניתן לשנות את המעגל הזה (איור 8) ל- VXO שימושי ביותר. אינדוקציה זעירה מוגדרת בסדרה עם הגביש ואחד הקבלים במעגל המשוב משמש כסוג משתנה.

קבל כוונון משדר דו-כנופתי 10-415 pF יבצע את המשימה בצורה מושלמת. כל כנופיות נבנות במקביל.

טווח הכוונון נקבע על ידי הגביש, ההשראות של L1 והתדר. טווח גדול יותר נגיש בדרך כלל באמצעות גבישי התדרים הגבוהים יותר. היציבות טובה מאוד, מתקרבת לזו של הקריסטל.

VHF OSCILLATOR-MULTIPLIER

המעגל באיור 10 הוא גרסה שונה של מתנד האולטון 'המעכב עכבה'. בדרך כלל, יישום המעגל ההיפוך העכבה הוא לא מכוון או מקורקע עבור RF.

ניתן לכוון את האספן לפעמיים או פי 3 מתדר הקריסטל על מנת למזער את התפוקה בתדר הקריסטל, מוצע מעגל מכוון כפול.

אתה לעולם לא צריך לכוון את הקולט לתדר הגביש, אחרת המעגל עשוי להתנודד בתדר שעשוי להיות מחוץ לשליטת הגביש. אתה צריך לשמור על הובלת האספן קטנה מאוד ואחת על אחת כמה שיותר.

תוצאות הסיום באמצעות מעגל מסוג זה היו נהדרות. כמעט כל הפלטים מלבד הפלט הרצוי עמדו על -60 dB ומעלה.

ייצור רעש מגיע לפחות ל -70 dB מתחת לתפוקה הרצויה. זה יוצר מתנד המרה יוצא מן הכלל עבור ממירי VHF / UHF.

כמעט ניתן להשיג 2 וולט של RF במסוף החם של L3 (המקור של המחבר ב -30 מגה-הרץ). אספקה ​​מוסדרת של זנר מומלצת בחום.

כפי שצוין בתרשים, ערכי מעגלים שונים חיוניים לטרנזיסטורים שונים. תועים במבנה ספציפי עשויים לדרוש גם שינויים. ניתן להשתמש ב- L1 כדי להזיז את הגביש בתדירות. שינויים קלים בתדירות (בערך 1 עמודים לדקה) מתרחשים תוך כדי התאמת L2 ו- L3 וכן באמצעות שינויים בעומס. עם זאת, בבדיקה אמיתית הדברים האלה יכולים להיות חסרי משמעות.