Frekvenčná stabilita LC oscilátorov

 

    Doteraz uvádzané typy oscilátorov sú vhodné pre zariadenia, v ktorých sa nevyžaduje veľká frekvenčná stabilita, napr. v rozhlasových prijímačoch, jednoduchých dielenských signálových generátoroch a pod. Činiteľ stability je asi 10-3, čo znamená, že oscilátor s nominálnou frekvenciou vytváraných kmitov 1 MHz by mohol mať odchýlku frekvencie až 1000 Hz. Zmenu frekvencie vyvolávajú rôzne vplyvy a to najme tepelné, mechanické a elektrické. Najviac sa uplatňujú tie vplyvy, ktoré majú za následok zmeny vstupnej a výstupnej kapacity.

    Na zlepšenie stability frekvencie kmitov a zmenšenie ich harmonického skreslenia sa v praktickom zapojení oscilátorov niekedy zapája do obvodu emitora ( v schémach v mieste označenom x ) navyše ešte jeden emitorový rezistor RE1 ( jeho hodnota býva niekoľko jednotiek až desiatok Ohmov ) . Tento rezistor predstavuje zápornú spätnú väzbu pre striedavý signál. Zmenšuje síce strmosť Sef tranzistorového stupňa, ale na druhej strane výrazne zmenšuje a  stabilizuje vstupnú a výstupnú admitanciu zosilňovača ( jej imaginárnu časť tvorenú prítomnosťou parazitných kapacít tranzistora ), čím zlepšuje kmitočtovú stabilitu obvodu. Zároveň sa zmenšuje aj harmonické skreslenie vytváraných kmitov. Na zmenšenie vplyvu zaťažovacej impedancie na vlastnosti oscilátora sa často za oscilátor zaraďuje oddeľovací stupeň s vysokou vstupnou a malou výstupnou impedanciou.

Vo všeobecnosti možno povedať, že nežiadúce pomerné odchýlky kmitočtu oscilátora LC sú malé, ak :
  1. riadiaci obvod LC má veľký činiteľ akosti Q
  2. tranzistor oscilátora pracuje s veľkou efektívnou strmosťou  Sef
  3. zosilňovací stupeň oscilátora vykazuje malé zmeny vstupnej a výstupnej kapacity
  4. frekvencia kmitov oscilátora je čím nižšia

    Úpravou rezonančného obvodu trojbodového Colpittsovho oscilátora vzniknú ďalšie typy oscilátorov, ktoré majú vyššiu frekvenčnú stabilitu ( až 10-5 ) ako pôvodný trojbodový oscilátor. Sú to Clappov oscilátor Vackařov oscilátor. Schémy zapojení týchto oscilátorov sú na nasledujúcich obrázkoch.

   Clappov oscilátor má síce dobrú frekvenčnú stabilitu, ale jeho preladiteľnosť je len v rozsahu 1:1,2. Je to spôsobené tým, že ladiaci kondenzátor Co je zapojený sériovo s cievkou Lo. Pri ladení sa so zmenou kapacity výrazne mení celková impedancia obvodu LoCo, čo spôsobuje výraznú zmenu amplitúdy výstupných kmitov.

    Vackařov oscilátor má zapojený ladiaci kondenzátor Co jedným koncom na nulový potenciál pre striedavý signál ( emitor tranzistora ) a signál pre budenie bázy sa z ladeného obvodu LoCo privádza cez kondenzátor Cx , ktorého kapacita je omnoho menšia ako kapacita kondenzátorov Co, C1 alebo C2. Preto je pri prelaďovaní zmena výslednej impedancie pripojenej medzi bázu a emitor tranzistora zanedbateľná. Tým sa v minimálnej miere ovplyvňuje strmosť tranzistora a v konečnom dôsledku aj amplitúda výstupných kmitov . Vackařov oscilátor je preladiteľný v rozsahu 1:2,5 až 3.

    Vyššiu frekvenčnú stabilitu je možné dosiahnuť už len použitím kryštálového výbrusu, teda kryštálom riadenými oscilátormi.


!!!   Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora   !!!

Spracoval :  Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu