Более полная информация
Настоящее техническое описание предназначено для ознакомления с техническими характеристиками генератора кварцевого высокостабильного колебаний опорной частоты Гиацинт-М, его работой, принципиальной электрической схемой, конструкцией и условиями эксплуатации.
Назначение
Опорный генератор "Гиацинт-М" ИГ2.210.003 представляет собой высоко стабильный кварцевый генератор колебаний опорной частоты 5 МГц с экономичным питанием от источника постоянного тока и предназначен для синхронизации частот различных радиоустройств; в качестве синхронизируемого генератора может быть использован в режиме АПЧ от атомных и молекулярных эталонов частоты, Опорный генератор Гиацинт-М" обеспечивает работу в лабораторных, полевых и цеховых условиях, в стационарной и передвижной аппаратуре при следующих условиях эксплуатации; температуре окружающей среды от минус 60°С до плюс 70 C, относительной влажности до 100% при температуре +37 плюс 50°С. Питающее напряжение генератора 27 В постоянного тока. По нормам суточной нестабильности частоты генераторы подразделяются на группы "А" в "Б",
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Номинальная частота генератора.- 5 МГц.
Выходное напряжение на активной нагрузке 75 Ом - - (250±40) мВ
Время установления частоты генератора относительно значения частоты, которое генератор имеет через 6 часов после его включения, должно быть не более;
а) в нормальных условиях;
- с точностью ±1*10-6 -10 минут,
- с точностью ± 1*10-7 -15 минут,
- с точностью ± 1*10-8 -30 минут,
б) при температуре окружающей среды минус 60 С;
-с точностью 1*10-7- 30 минут,
- с точностью ±1*10-8 -60 минут.
В диапазоне рабочих температур генератор обеспечивает выходное напряжение непосредственно после включения, при этом, до истечение времени оговоренного в пунктах а и б, относительное отклонение частоты от номинала может составлять до 5*10-5 Генератор обеспечивает непрерывную круглосуточную работу. Относительная нестабильность частоты генератора в нормальных условиях через 4 часа после включения должна быть не более:
а) 1*10-8 за последующие 24 часа для генератора группу А;
2,5*10-8 за последующие 24 часа для генератора группу Б.
б) 4*10-8 за последующие 72 часа.
Относительная нестабильность частоты генератора в нормальных условиях через. 12 часов после включения за последующие 24 часа работы должна быть не более;
-5*10-9 да: генератора группа А;
-2*10-8 для генератора группу Б;
При непрерывной работе в нормальных условиях через 24 часа после включения: -не более 1*10-9 за любой последующий час работы в течении суток ;
- не более 1,5*10-8 за вторые сутки;
-не более 1*10-8 за третьи сутки
- не более 5*10-9 за каждые последующие сутки.
Кратковременная нестабильность частоты генератора в нормальных условиям за 1 с не более 1*10 -10 через 6 часов после включения, . При изменении активной нагрузки 75 Ом на+15 Ом относительное изменение частоты генератора не более 5*10-9.
Долговременная нестабильность частоты генератора;
а) за 6 месяцев - не более 1,0*10-7;
б) за 12 месяцев - не более 1,5*10-7.
Арифметическая сумма уходов частоты генератора от воздействия дестабилизирующих факторов (изменения напряжения питания, температуры, вибрационных нагрузок, повышенной влажности) не превышает 5*10-8. Относительное изменение частоты от воздействия:
а) -линейных (центробежных) нагрузок - не более 3*10-8;
б) пониженного давления - не более 5*10-8;
в) циклических изменений температуры от минус б0С до плюс 80°С - не более 5*10-8.
Запас коррекции частоты генератора не менее 2,5*10-7 на каждую сторону.
Корректор обеспечивает установку частоты с точностью не менее ±1*10-9 по отношению к эталонной частоте. При выпуске с предприятия-изготовителя относительное отклонение частота генератора от номинальной не более 1*10-8.
Ослабление в сигнале всех модуляционных составляющих. спектра, измеренных в полосе 6 Гц, при расстройке от несущей от 20 Гц до 200 кГц, не менее 100 дБ, при амплитуде пульсации источника питания не более 5%.
Отношение напряжения сигнала на выходе генератора к уровню шумов в полосе 3,0 кГц при отстройке ± 30 кГц и более от частоты сигнала не менее 103 дБ.
Среднеквадратичное значение паразитного отклонения частоты (ПОЧ) и фазы (ПОФ), измеренное в полосе частот до 3400 Гц, должно быть не более 0,1 Гц и 0,17° соответственно.
В генераторе предусмотрены цепи контроля:
а) выходного напряжения частоты 5 МГц;
б) перегрева термостата.
. Питание генератора осуществляется от источника напряжения постоянного тока с заземлением любой полярности напряжением +27 (+2,7 -5,4) В и уровнем пульсации не более 5%.
Мощность, потребляемая от источника питания;
- не более 14 Вт - в режиме разогрева;
- не более 1,6 Вт - в установившемся режиме в нормальных условиях;
- не более 2 Вт в установившемся режиме при температуре минус 60°С.
Масса генератора - не более 350 граммов.
Габаритные размеры 108х60х44 мм (без выступающих частей).
Среднее время наработки на отказ - 5000 часов.
СОСТАВ ОПОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
В комплект опорного генератора входят:
- опорный, генератор И Г2.210,003, состоящий из элементов:
а} элемент Е1 ИГ2.Э98.001 - 1 шт.;
б) элемент Е2 ИГ2.210.004- 1 шт.;
в) элемент ЕЗ ИГЗ.003-000 - 1 шт.;
г) элемент Е4 ИГ2.030.001 - 1 шт.;
- техническое описание и инструкция по эксплуатации ИГ2.210,003 TO - 1 экземпляр; -- этикетка ИГ2.210.003 ЭТ - 1 экземпляр.
УСТРОЙСТВО и РАБОТА ОПОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
Опорный генератор, электрическая принципиальная схема которого приведена в приложении 2, состоит из радиотехнического термостата и 3-х монтажных плат, на которых размещены;
-тракт высокой частоты, состоящий из автогенератора с кварцевым резонатором, буферного усилителя, каскодного усилителя, нагруженного на выходной трансформатор, схема местной и дистанционной электронной коррекции частоты, осуществляемой с помощью варикапа,и цепи контроля выходного напряжения 5 МГц;
- система терморегулирования пропорционального типа, состоящая из мостового датчика температуры, операционного усилителя и двухкаскадного УПТ;
- стабилизатор напряжения и схема защиты генератора от перегрева. Высокая стабильность частоты генератора достигается поддержанием в радиотехническом термостате с высокой точностью температуры, соответствующей экстремальной точке температурно-частотной характеристики прецизионного кварцевого резонатора. Для равномерного прогрева пьезоэлемента и улучшения тепловой связи между нагревателем и кварцевым резонатором в радиотехническом термостате используется теплопроводящая паста. Для эффективной теплоизоляции термостата и части элементов схемы в генераторе использован малогабаритный сосуд Дьюара. Схема генератора выполнена на интегральных микросхемах и полупроводниковых приборах. Конструктивно элементы схемы генератора размещена на трех монтажных платах элементов Е2, ЕЗ, Е4 и термостате (эл. Е1) (см. приложения 3, 4). Сосуд Дьюара установлен в металлическом каркасе и снаружи залит пенополиуретаном, Термостат (Е1) с закрепленными на нем элементами Е2 и ЕЗ помещается в сосуде Дьюара, горловина которого закрывается теплоизоляционными прокладками из фенгерного войлока. Плата Е4 закреплена на каркасе теплоизоляционного кожуха. Каркас крепится с помощью 4-х винтов на основание из алюминиевого сплава. Внешний защитный кожух генератора выполнен из. алюминия и крепится к каркасу теплоизоляционного кожуха 4-мя винтами, Для доступа к потенциометру электронного корректора в защитном кожухе имеется резьбовое отверстие закрываемое заглушкой. Для подключения генератора к внешним цепям в основание генератора вклеивается разъём Х 1, в качестве которого использован цоколь лампы октальной серии. Для закрепления генератора в изделиях на его основании имеются три шпильке с резьбой М4. Основные элементы генератора:
- элемент Е2 - схема автогенератора с буферным усилителем и элементами схемы коррекции частоты;
- элемент ЕЗ - элементы мостового датчика системы терморегулирования, термопредохранитель, элементы подстройки частоты автогенератора;
- элемент Е4 - схема каскодного усилителя высокой частоты с выходным трансформатором, предварительные каскады системы терморегулирования, цепи коррекции частоты, цепи индикации в стабилизатор напряжения питания;
- элемент Е1 - радиотехнический термостат с пастообразным кристаллическим теплоносителем, в который помещен кварцевый резонатор;
- нагреватель, терморезисторные датчики температуры и . оконечный транзистор системы терморегулирования. . Общий вид генератора приведен в приложении 4.
УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ОПОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
Тракт высокой частоты
Тракт высокой частоты опорного генератора (см ..приложение 2) состоит из автогенератора с буферным усилителем, расположенных в на монтажной плате элемента Е2, кварцевого резонатора, помещенного в радиотехнический термостат (Е1), усилителя высокой частоты, нагруженного на выходной трансформатор, расположенного на монтажной плате элемента Е4, схемы электронной коррекции частоты, элементы которой расположены на монтажных платах элементов Е2 и Е4. Элементы подстройки частоты автогенератора располагаются, на монтажной плате элемента ЕЗ.
Автогенератор и буферный усилитель выполнены на интегральной микросхеме А I (Е2}. Работа автогенератора основана на принципе использования отрицательного входного сопротивления эмиттерного пoвторителя нагруженного на емкость. Кварцевый резонатор B1 (Е1),. включенный в цепь базы, возбуждается на частоте близкой к частоте последовательного резонанса, где его полное сопротивление носит индуктивный характер, что позволяет выполнить условия возникновения генерации в схеме. Возбуждение на требуемой механической гармонике достигается выбором величин емкостей С2**и СЗ** (ЕЗ). Одновременно изменением их величин в определенных пределах возможна корректировка частоты генератора в -пределах (5-
Гц по частоте 5 МГц и выставление номинальной частоты. С автогенератора сигнал частоты 5 МГц. поступает на вход буферного усилителя; выполненного по схеме эмиттерного повторителя на втором транзисторе микросхемы А1 (Е2) Далее через разделительные емкости С7 (Е2) и Cl** (E4) высокочастотный сигнал поступает на вход усилителя, выполненного на интегральной микросхеме А1 (Е4). Нагрузкой усилителя служит трансформатор Т1 (Е4), С части вторичной обмотки трансформатора, зашунтированной резистором R17, сигнал частоты 5 МГц поступает на выход генератора - контакт 8 разъема Х I. Регулировка выходного напряжения осуществляется подбором сопротивления резистора R12* (Е4). Для индикации выходного напряжения используется выпрямительная цепочка - диод V 2, конденсатор С 10, подключенная к другой части вторичной обмотки трансформатора T1 Постоянная составляющая выпрямленного сигнала через резистор R20* поступает на контакт 1 разъема Х 1 и далее на индикаторный прибор. Для осуществлении электронной коррекции частоты последовательно с кварцевым резонатором включен варикап V 1 (Е2), управляемый изменением напряжения, подаваемого с потенциометра R24 (Е4} через резисторы R25, R21 (Е4) и Rl (E2). Режим работы микросхемы Al (E2) по постоянному току определяют резисторы R2 R3, R4, R5, R6, режим работы микросхемы AI (Е4) по постоянному току определяют резисторы R1, R2, R14, R9,R12*. Питание автогенератора и буферного усилителя осуществляется стабилизированным напряжением 9 В через гасящий резистор R7 (Е4). Питание выходного усилителя осуществляется стабилизированным напряжением 9 В. 6.2. Система терморегулирования Система терморегулирования генератора предназначена для быстрого разогрева радиотехнического термостата генератора и поддержания с высокой: степенью точности температуры, соответствующей экстремальной точке температурно-частотной характеристики кварцевого резонатора. Система терморегулирования (см. приложение 2) пропорционального типа состоит из; - мостового датчика температуры, содержащего терморезисторы R1 и R2 (Е1); резисторы Rl, R2, R3 и R4** (ЕЗ); R3* и R5** (Е4);
- операционного усилителя, выполненного на интегральной микросхеме А2 (Е4); - - двухкаскадного УПТ на транзисторах V1 (Е4) и VI (Е1); - термостата (EI) с нагревателем N1, включенным в цепь коллектора транзистора VI (Е1); внутри термостата, заполненного теплоносителем, установлен кварцевый резонатор В1. Плавное регулирование, мощности. подогрева термостата :
осуществляется следующим образом. В начальный момент при включении холодного генератора мостовой датчик разбалансирован и с операционного усилителя А2 поступает сигнал, полностью открывающий транзистор V 1 (El), при этом через нагреватель N1 протекает полный ток подогрева, равный (380-410) мА. По мере прогрева термостата и достижения температуры статирования кварцевого резонатора, определяемой подбором величин резисторов Rl, R4** (ЕЗ) и R3*, R5** (E4) сигнал разбаланса с мостового датчика уменьшается до значения, при котором мощность, выделяемая в нагревателе N1, обеспечивает тепловой баланс термостата с окружающей средой. Система терморегулирования опорного генератора обеспечивает быстрый разогрев пьезоэлемента до температуры, соответствующей его экстремальной точке, и поддержание ее с высокой точностью, равной (0,005-0,01)'С. Питание мостового датчика осуществляется стабилизированным напряжением 9 В, остальных каскадов - напряжением 27В от внешнего источника.
Стабилизатор напряжения и ехема защиты генератора от перегрева
Стабилизатор напряжения для питания каскадов высокочастотного тракта и мостового датчика терморегулятора - двухступенчатый. Первая ступень собрана на транзисторе V5 и стабилитронах V3 и V4; вторая ступень на стабилитроне V7 обеспечивает напряжение 9В с высокой степенью стабилизации. Для защиты цепей питания генератора от неправильного включения в плюсовой цепи нсточяика 27 В имеется диод V6. Для защиты генератора от перегрева на плате ЕЗ расположен термопредохранитель S1, который при перегреве размыкает цепь питания нагревателя N1 и подключает шину минус 27 В к цепи контроля Перегрев". При этом загорается лампочка "Перегрев.
Конструктивные особенности
Монтажные платы элементов Ё2, ЕЗ и E4 изготовлена из стеклотекстолита: платы элементов Е2 и ЕЗ - круглые диаметром 30 мм; плата элемента Е4--прямоугольная размерами 40х98 мн. Радиотехнический термостат - элемент Е1 представляет собой полый стакан из алюминиевого сплава, в основании которого имеется резьбовое отверстие, для установки транзистора VI и паз для размещения терморезистора R2- На боковой поверхности стакана располагается нагреватель N1, выполненный бифиллярным способом. На нагревателе закреплен терморезистор R1. Внутри термостата в пастообразном кристаллическом теплоносителе располагается кварцевый резонатор. Термостат закрывается крышкой с колонками, на которых крепятся элемент Е2. Термостат, с закрепленными на ней элементами Е2 н ЕЗ, помещается в сосуд Дьюара, горловина которого закрывается теплоизоляционными прокладками, благодаря чему создается замкнутый термостатируемый объем. Соединение монтажных плат между собой осуществляется проводом ПЭШОММ. Соединение элемента Е4 с разъемом Х 1 осуществлено проводом МГТФ;
Индикация и контроль работы
В схеме опорного генератора предусмотрены следующие цепи контроля и индикации:
- а) контроль напряжения выходного сигнала;
-б) индикация перегрева термостата.
Цепь контроля напряжения выходного сигнала рассчитана на подключение к контактам 1 и 2 разъема Х 1 микроамперметра магнитоэлектрической системы с пределом измерения (0-50) мкА и полным внутренним сопротивлением, включая добавочное, 6 кОм. Цепь индикации перегрева рассчитана на подключение к контактам 4 и 7 разъема Х 1 индикаторной лампочки типа СМ-28. При нормальной работе генератора лампочка не горит, т.к. зашунтирована термопредохранителем S1 (контакты 15 и 16) При перегреве термостата термопредохранитель размыкается, контакты 15-14 замыкаются и шунтируют нагреватель N1 и транзистор V I, одновременно замыкает цепь питания лампочки "перегрев" (контакт 15 и 14).
Я так и знал.
, генераторов это тоже касается 
