Может ли комбинация индуктора, конденсатора и резистора излучать ту же частоту, что и данный кварцевый генератор?

Да, вы можете построить генератор с катушками индуктивности и конденсаторами, который будет иметь ту же частоту, что и ваш кварцевый генератор. Используя катушки индуктивности и конденсаторы, вы можете достичь частот намного выше или намного ниже, чем вы можете достичь с помощью кварцевого генератора.

Причина, по которой используются кварцевые генераторы, заключается в том, что они имеют гораздо лучшую стабильность частоты. Стабильность частоты не имеет большого значения для экспериментального игрушечного FM-передатчика, сделанного своими руками, но имеет значение для многих других применений.

Кварцевые генераторы хороши, если вы хотите транслировать с точной частоты. Вы можете достичь той же цели с помощью катушки и конденсатора (называемой LC-контуром). Вероятно, в схемах, которые вы видели до сих пор, используется эта схема резервуара, а их значения выбраны так, чтобы резонировать на вашей предпочтительной частоте. С конденсаторами все хорошо, но в большинстве случаев вы не сможете найти хорошую катушку индуктивности, поэтому вам придется наматывать ее самостоятельно. Однако я не знаю способа измерить индуктивность без помощи хотя бы генератора частоты. Таким образом, вы можете следовать инструкциям, намотать свой собственный индуктор с воздушным сердечником, и он все равно может не работать. И вы не можете быть уверены, связана ли неисправность с катушкой индуктивности или с чем-то еще. Кристалл осциллятор спасает вас от этой боли.

Генератор - это усилитель с положительной обратной связью и «элемент, определяющий частоту». Это может быть кристалл или LC-резонансный «бак». Генератор LC обычно недостаточно стабилен для большинства приложений. Вот что обычно происходит, когда вы строите свой первый LC-генератор.

Во-первых, механические свойства настроечного элемента (обычно переменного конденсатора) таковы, что после его настройки он слегка «расслабляется», вызывая изменение частоты. Таким образом, вы в конечном итоге настраиваете его за пределы желаемой частоты и позволяете ему «установиться» обратно на целевую частоту.

Затем вы обнаружите, что когда вы отводите руку от схемы, частота снова меняется. Паразитная емкость, добавленная вашим телом, влияет на частоту. В конечном итоге вы двигаете рукой к цепи или от нее, чтобы поддерживать ее на частоте. Затем вы обнаружите, что даже если вы держите руку неподвижно, частота дрейфует, и вам нужно снова двигать рукой, чтобы исправить это. Этот дрейф может быть вызван изменением температуры, напряжения или другими механическими изменениями.

Итак, ответ «да», но в конце концов вы понимаете, что жизнь могла бы быть намного проще, если бы вы использовали кристалл. Кристаллы не идеальны, но они намного лучше. Им также требуется меньше энергии для поддержания колебаний. Можно построить хорошие LC-генераторы; они будут иметь хорошо отрегулированный источник напряжения, жестко закрепленные компоненты и металлический экран, закрывающий цепь. Также будет температурная компенсация (или контроль температуры).

Были некоторые замечания по поводу умножения частоты. Этого можно добиться, внося в генератор искажения, которые создают гармоники. Затем другой контур LC настраивается на гармонику исходной частоты. Для усиления результирующего сигнала можно использовать другой усилитель. Так это делалось во времена чистой аналоговой схемотехники.

Кристалл как минимум намного проще, если нужна точная частота. Настройка группы LC и поддержание ее стабильной работы при изменении среды — утомительная задача. Вы можете получить оба в одном и том же частотном диапазоне (кристаллы можно купить с полки в диапазоне 100+ МГц, что соответствует вашему FM-диапазону). С другой стороны, если вы действительно собираетесь производить FM-радиосигналы, группа LC может лучший способ, потому что, в отличие от кристалла, группа LC может быть легко (расстроена) с помощью емкостного диода или аналогичных методов, что позволяет довольно легко модулировать вашу частоту. Кварц будет колебаться на своей частоте среза и недалеко от нее, поэтому он лучше подходит для приложений, требующих стабильности, например, для генерации тактовых импульсов.

Пришло время ввести серво-петли или отрицательную обратную связь в свой набор навыков.

Операционные усилители являются примерами отрицательной обратной связи для достижения точного соотношения коэффициента усиления по напряжению. Ключевой бит математики, учитывая, что G = усиление операционного усилителя без обратной связи, H = коэффициент обратной связи:

определяет соотношение вход/выход (усиление). Огромные значения G -> очень точное усиление.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Мы используем те же методы обратной связи, но вместо того, чтобы задавать напряжения как точное отношение, мы делаем соотношение пересечений нуля точным соотношением, используя FlipFlops и блок Edge_Comparison, PhaseFrequencyDetector:

VCO (16MHz +-1Mhz) может быть от 7MHz до 89MHz, но детектор фазовой частоты ---PFD--- справится с этим огромным диапазоном, даже если катушки индуктивности, конденсаторы и транзисторы (обеспечивающие усиление мощности, так что LC будут имеют растущую амплитуду, необходимую для генератора) меняют свойства в зависимости от температуры и VDD и просто потому, что катушки индуктивности и конденсаторы никогда не бывают точными. Правильный PFD — очень интересный зверь, и пока генератор колеблется (некоторые прекращают генерировать, если VTUNE запрашивает слишком высокую частоту) и PFD работает во всем диапазоне VCO, импульсы UP и Down толкают генератор. VTUNE[управляющее напряжение с фильтра 2C/1R] до необходимого напряжения; просто сравнивая синхронизацию фронтов, эта система обратной связи выполняет синхронизацию по частоте и по фазе.

Ключом к точному соотношению частот является накопление заряда конденсатором C1. Любая остаточная ошибка, вызванная небольшим дисбалансом заряда вверх/вниз, вызванная тем, что 8-й фронт из нашего делителя 1/2*1/2*1/2 не точно совпадает с краем той же полярности от Fref, будет нарастать и увеличиваться ( или вниз и вниз) на C1, даже если просто крошечные заряды. Таким образом, со временем 8-й фронт от переменного генератора все более и более точно выравнивается с Fref от опорного кристалла.

Если вы ищете работающий осциллятор, избегая схемы, которая просто тихо сидит, потребляя энергию, но НЕ КОЛЕБАЯ, то почитайте работу Баркхаузена.

Он предлагает 2 критерия: (1) вам нужен коэффициент усиления по мощности на желаемой частоте (часто указывается как коэффициент усиления по напряжению) (2) вам нужен ровно N * 360 градусов фазовый сдвиг на желаемой частоте; обратите внимание, что немного математики позволяет 0 градусов, 360 градусов, 720 градусов

Я читал документы, предполагающие, что «слишком большой прирост мощности» предотвратит колебания. Это было заявлено как «высокий gm (крутизна, выходной ток на входной вольт) предотвратит колебания».

На самом деле, при «высоком gm» (сильном усилии возбуждения) петля не достигала состояния фазового сдвига «ноль градусов», потому что R стало слишком низким.