Генератор Клаппа на основе кварцевого резонатора

13 апреля 2020

В рамках заметки Паяем генератор Клаппа с частотой 11 МГц мы познакомились с генератором на основе LC-контура. В целом, такие генераторы работают, однако не отличаются устойчивостью по частоте. Поэтому сегодня мы рассмотрим аналогичный генератор, но использующий кварц вместо LC-контура.

Схема была найдена в первом томе книги Hands-On Radio Experiments за авторством Ward Silver, NØAX. В книге она приведена с кое-какими неоднозначностями, поэтому была перерисована в KiCad.

Вот что получилось в итоге:

Схема генератора Клаппа на основе кварца

Обратите внимание, что сигнал снимается с базы транзистора и соединение между базой (2) и коллектором (3) отсутствует. Транзистор рекомендуется 2N3904, но если его нет, должен сойти и похожий по характеристикам. Все резисторы — 0.25 Вт 1%, все конденсаторы — NP0, 5%. Кварцевый резонатор должен быть той частоты, какой вы хотите получить сигнал. У меня завалялся лишний резонатор на 6 МГц, его я и использовал.

Fun fact! Вместо конкретного кварца можно впаять гнезда с шагом 2.54 мм. Тогда вместо генератора получится тестер кварцевых резонаторов.

Схема была собрана на односторонней плате для прототипирования с использованием выводных компонентов:

Генератор Клаппа на основе кварцевого резонатора

Напомню, что соединения в подобных схемах должны быть как можно короче. Если не лень заморочиться, лучше использовать SMD компоненты. Напомню также, что если вы хотите сделать такую схему на макетке, берите резонатор на 1-2 МГц. Из-за паразитных эффектов генератор на большую частоту вряд ли заведется на макетке.

Осциллограф показал мне следующее:

Осциллограмма кварцевого генератора Клаппа

Если добавить буфер, как это было описано в прошлой статье, сигнал будет выглядеть красивее. При этом генератор будет выдавать в нагрузку 50 Ом около -16 dBm на своей основной частоте. Заинтересованным читателям предлагается доработать схему соответствующим образом в качестве упражнения.

Плывет ли генератор, можно проверить с помощью анализатора спектра, установив Span в 1 кГц, RBW — в 10 Гц, и воспользовавшись функцией Max Hold. За неимением анализатора спектра можно воспользоваться RTL-SDR. Генератор стоит на своей частоте, словно его прибили гвоздями. Если нагреть его зажигалкой или охладить при помощи баллона со сжатым газом, то частота уплывает не более, чем на ±110 Гц. Для сравнения, частота сделанного нами в прошлый раз LC-генератора изменяется в пределах ±15 кГц просто при комнатной температуре.

Если вам хочется узнать больше о кварцевых резонаторах, могу порекомендовать видео «Frequency Generation: Crystals and Ring Oscillators» (части один, два, три и четыре) на YouTube-канале The Signal Path. А у меня на этом все.

Дополнение: Генератор переменной частоты Super VXO

Метки: .

Поддержи автора, чтобы в блоге было больше полезных статей!

Также подпишись на RSS, ВКонтакте, Twitter или Telegram.