Precisie kristaloscillator
In de doorsnee kristaloscillator bezitten de aktieve elementen (poorten of tonen) een relatief hoge kapaciteit. Deze kapaciteit komt in de oscillatorschakeling parallel aan het kristal te staan. Aangezien deze parasitaire kapaciteiten zowel temperatuur- als spanningsafhankelijk zijn, wordt de stabiliteit nadelig beïnvloed. Om een betrekkelijk goede stabiliteit te bereiken, is het noodzakelijk de invloed van de parasitaire kapaciteit tot een minimum te beperken. Dit is in de onderstaande schakeling verwezenlijkt. De oscillator is van het Pierce-type, waarbij het kristal in de parallelmode trilt. De ingang wordt gevormd door een "gebootstrapte" (G2 aan source) sourcevolger. Hierdoor bedraagt de ingangskapaciteit slechts 1 pF. T2 en T3 vormen een kaskode. Door voor T3 een type te kiezen met een geringe terugwerking (basis-kollektorkapaciteit 0,15 pF), is ook de uitgangskapaciteit gering. Bovendien is de uitgangsimpedantie van een geaarde-basisversterker aanmerkelijk hoger dan van een geaarde-emitterversterker. Om de in- en uitgangen niet te belasten, wordt het uitgangssignaal afgenomen van de source van T1. T4 dient als buffer. Het signaal wordt tot een digitaal-verwerkbare blokspanning gevormd door N1... N3. Voor L1 geldt een simpele vuistregel: L1 = 1/f (MHz), in mH. Dus voor 10 MHz is een spoeltje nodig van ca. 0,1 mH = 100 µH. De frekwentie wordt op de juiste waarde gebracht met C2.
Fig. 1.
Noot van de redaktie: In het algemeen zijn er twee methodes om parallelmode-oscillatoren "goed" te maken. De eerste methode is het verminderen van de parasitaire kapaciteiten zelf, zoals de auteur beschrijft. De tweede methode gebruikt extra kapaciteit, van goede kwaliteit (verliesfaktor, temperatuurkoëfficiënt enz.), om parallel over de parasitaire kapaciteit te plaatsen. Dit vermindert eveneens het effekt van de parasitaire kapaciteit. Elk aktief element levert een ongewenste extra fasedraaiing, die nu eenmaal inherent is aan niet-ideale komponenten. De stabiliteit is dus omgekeerd evenredig met het aantal toegepaste versterker-trappen in de oscillator. De schakeling zal met voordeel inzetbaar zijn tot ca. 20 MHz. Van groot belang voor de stabiliteit is ook de oscillator-amplitude. Hoewel het kristal in een parallelmode-oscillator minder dissipeert dan in een seriemode-oscillator, dient men toch de amplitude in de gaten te houden. In het onderhavige geval kan de amplitude zo hoog worden, dat de beveiligingsdioden van T1 in werking treden. Dit zou een zeer nadelig effekt op de stabiliteit uitoefenen. Eventueel wordt R7 vergroot, totdat op de emitter van T4 een spanning staat van ca. 1 Vtt.
R. Shankar.