Распространенным узлом любого устройства является генератор опорной частоты. Генераторы с кварцевой стабилизацией мы пока оставим в покое. Обсудим самые обыкновенные генераторы на самых распространенных радиоэлементах.
Классическая схема генератора приведена на схеме Рис.1



Частота этого генератора определяется емкостью положительной обратной связи C и сопротивлением нагрузки R через которое происходит заряд/разряд емкости C.
При изготовлении генератора ( как в данном случае ) на микросхемах серии К 176 или К 561 с большим входным сопротивлением ( до нескольких Мом ) — сопротивлением входных цепей R1, R2 можно пренебреч. Тогда сопротивление R обратной отрицательной связи первого логического элемента и будет тем сопротивлением через которое происходит заряд/разряд конденсатора C.



Генераторы в которых частота определяется емкостью и сопротивлением носят условное название RC-Генераторы. Теоретически генерируемая ими частота определяется формулой:



Где коэффициент К — зависит от конструктивных особенностей схемы.
Физическая суть коэффициента К — это отношение напряжения полного заряда конденсатора U ( в общем случае это напряжение питания ) и напряжения достаточного для возникновения автогенерации G, которое гораздо меньше, чем полный заряд. Для данной схемы достаточно примерно 1/3 напряжения полного заряда, как возникает смена фазы и начинается разряд конденсатора C. Автоколебания держат уровень напряжения на конденсаторе примерно 1/3 U.
Чтобы зарядить конденсатор до 1/3 U надо в три раза меньше времени, соответственно частота автоколебаний будет в 3 раза больше теоретической.
То есть К = 3,5, что уже получено для данного типа схемы опытным путем.



Несколько логических элементов соединены последовательно для улучшеня формы выходного сигнала и делают ее ближе к прямоугольной, что необходимо для нормальной работы последующих элементов схемы.

Стабильность частоты.

Необходимую частоту устанавливают подстройкой сопротивления R.
А вот длительная ее устойчивость ( стабильность ) зависит от многих факторов.
Частота очень сильно зависит от уровня напряжения питания схемы.
Стабилизируйте источник питания схемы, так как это самый важный фактор.
При изготовлении генератора на микросхемах серии К 176 или К 561 с большим входным сопротивлением — сопротивление R от 4,7 ком до 120 ком не вносит сильного влияния на температурную стабильность частоты. Гораздо большее влияние оказывает температурная характеристика конденсатора.
Если у вас есть справочник по конденсаторам, то посмотрите Температурный Коэффициент Емкости конденсатора ( ТКЕ ). Выберите с меньшим отклонением при изменении температуры.
Если НЕТ справочника, то общие правила такие:
— Из конденсаторов с одинаковой емкостью выбирайте НЕ электролитический.
— Из конденсаторов с одинаковой емкостью выбирайте С НАИБОЛЬШИМ рабочим напряжением.
— Из конденсаторов синего, оранжевого и серого цвета выбирайте серый.
— Из 2-х конденсаторов с одинаковой емкостью выбирайте старинный МБМ до 1986 г.
— Опасайтесь отечественных конденсаторов собранных в «перестройку» позднее 1986 г. Особенно плохи отечественные конденсаторы 1991 — 1995 г.г.
Это время полного развала промышленности, но магазины забиты деталями именно этих лет. Ликвидировались склады, оборудование продавалось на металлолом. Сейчас опасность «китайских» завозов.
Из соображений температурной стабильности примите за правило из 2-ух сопротивлений одинакового номинала выбирать с большей мощностью. Если достаточно 0,125 Вт, то ставте 0,5 Вт.
Не жалейте габариты, ведь это устройство вы не продадите (это же не почка).
Надежность «родного» изделия порадует вас через годы.
Наплюйте на тех, кто говорит "… за 50 рублей я куплю готовое...".
Представте горы пластмассовых китайских будильников хрустящих под ногами — такой «АРМАГЕДЕЦ» нового подхода к жизни…
Мой таймер для кухни проработал уже 15 лет, реле времени для холодильника 7 лет.
Только на работе можно ( а теперпь и нужно ) делать плохо — когда все работает вы никому не нужны.
После принятия мер изложенных выше можно переходить на следующий уровень.

Стабилизация частоты методом деления частоты опорного генератора.

На первый взгляд это кажется глупостью. Ведь если частота уходит на 10 процентов, то и после деления она уходит на теже 10 процентов !?
Приглядимся к идее внимательнее.

Пример.

Есть фильтр тонального вызова 1450 гц радиостанции ( «ЛЕН», «ГРАНИТ» ) с полосой пропускания +-100 гц. Паспорт радиостанции требует отклонений генератора 1450 +-25 герц. Практически оказалось проще собрать генератор 145 000 гц с абсолютным отклонением
+- 2 500 гц, а затем поделить на 100.
Конденсаторы малой емкости можно найти ( при тех же габаритах ) более высоковольтные, а значит с более стабильным материалом обкладок. Например КСО 430 пикофарад на 500 вольт размер даже меньше, чем у 0,047 мкф самый лучший.
Микросхемы же К 561 ЛА7 ( достаточно хороша ) и пара К 176 ИЕ8 — много места не занимают. А ведь если собрать генератор на 1 450 000 гц на КАТУШКЕ с конденсатором, то его худшие параметры будут
+- 10 000 гц, что после деления на 1000 даст 1450 гц +- 10 гц!
Дело в том, что плохо намотанная катушка на 1,5 Мгц с хорошим конденсатором могут обеспечить достаточную ( около 5 процентов ) стабильность. Что очень тяжело обеспечить на частоте 1450 гц обычным способом.
Вот так! Без кварцев можно вполне обойтись!
Далее приведены примеры генераторов с делителями частоты разных типов и коэффициентов деления.





Успехов!