Справочная информация

Управляемый напряжением генератор (Voltage-controlled crystal oscillators, или VCXO), сокращённо – ГУН – это электронный генератор, служащий для управления частотой колебаний с использованием напряжения.

В большинстве трансиверов, приёмников и измерительных приборов современного типа широко используются генераторы, частота которых, в свою очередь, стабилизируется кварцевым резонатором. В данной статье приведена информация о генераторах, которые управляются напряжением.

Генераторы, управляемые напряжением, в целом, можно разделить на две группы в зависимости от типа производимого ими сигнала

• гармонические генераторы
• релаксационные генераторы.

Гармонические осцилляторы генерируют синусоидальный сигнал. Они состоят из усилителя, который обеспечивает достаточное усиление и резонансный контур, который отправляет сигнал обратно на вход. Колебания происходят на частоте настройки, где положительное усиление возникает вокруг петли. Некоторые примеры гармонических осцилляторов - это кварцевые генераторы и генераторы с LC-контуром. Последние базируются на дифференциальном усилителе с колебательным контуром, создающим нагрузку.

Релаксационные генераторы могут генерировать сигналы пилообразной или треугольной формы. Они широко используются в монолитных интегральных схемах (ИС), могут обеспечить широкий диапазон частот. Релаксационный генератор представляет собой генератор колебаний. В нём активный элемент функционирует в релейном режиме, то есть либо включён, либо выключен. Характерной особенностью такого генератора является то, что он не может функционировать, когда источник питания выключен. Кроме того, он является автогенератором.

Гармонические генераторы, управляемые напряжением, характеризуются рядом преимуществ перед релаксационными:
Во-первых, стабильность частоты при колебаниях температуры или мощности выше.
Во-вторых, для них характерна более точная подстройка частоты.

Таким образом, управляемые напряжением, могут быть релаксационными либо гармоническими, причём вторые являются наиболее устойчивыми к перепадам мощности и температур.

Во многих случаях применения удобно стабилизировать частоту кварцевого генератора при помощи поданного на него переменного напряжения, например, для генерации уз-кополосных частотно модулированных сигналов связи или для непрерывной передачи информации. Такая стабилизация во многих чертах аналогична стабилизации частоты термо-компенсированньх кварцевых генераторов с помощью схемы с терморезистором, напряжение которой зависит от температуры. Принципиальное различие состоит в том, что выводы варикапа выведены наружу, не требуется схема, включающая терморезистор, и генератор может перестраиваться в сравнительна большем диапазоне

Ширина полосы сигналов, которыми можно модулировать частоту управляемого напряжением генератора, зависит от высокочастотной ширины полосы пропускания цепи обрат-ной связи так же, как от ширины полосы пропускания цепи управления варикапом. Линейность модуляционной характеристики (т.е. Δf в функции модулирующего напряжения) зависит от комбинаций характеристик варикапа и парамет-ров кварцевого резонатора. Чтобы обеспечить хорошую ли-нейность и/или увеличить диапазон частот перестройки час-тоты, часто бывает необходимо использовать более сложную схему обратной связи, как, например, показано на рис 1.

Рис. 1. Кварцевый генератор, управляемый напряжением ГКУН с дополнительными схемными элементами для улучшения ширины полосы и линейности:

1- напряжение настройки; 2 – буферный усилитель; 3 – выход.