СТАРТ-СТОПНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 1997 года по МПК H03B5/32 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано при оцифровке видеосигнала, а также в качестве опорных генераторов при частотной модуляции несущей видеосигналом.

Известны старт-стопные RC-генераторы релаксационного типа, выполняемые на основе стробируемых мультивибраторов. Промышленностью выпускаются соответствующие интегральные схемы, позволяющие получать пакеты колебаний прямоугольной формы (меандров), начальная фаза которых полностью определяется положением заднего фронта, стробирующего импульса. Известны также старт-стопные LC-генераторы, вырабатывающие пакеты синусоидальных колебаний (см. например, патент США N 4272736, кл. 331/108В).

Недостатком подобных старт-стопных генераторов является относительно низкая стабильность генерируемых колебаний по частоте. Это обусловлено собственными характеристиками частотно-задающей цепи. Обычно это RC-цепь, LC-цепь, либо линия задержки, что позволяет получать стабильность порядка 0,01 0,001. Однако во многих применениях требуется стабильность порядка 0,00001 и выше (во всем диапазоне рабочих условий).

Известен старт-стопный генератор на основе интегральной схемы К531ГГ1 (В. Л. Шило "Популярные цифровые микросхемы", Челябинск, 1989, Металлургия, с. 187-189). Генератор содержит собственно стробируемый генератор, на вход управления которого поданы стробирующие импульсы, и частотно-задающую цепь, первый и второй выводы которой соединены с первым и вторым входом стробируемого генератора. Требуемая стабильность по частоте здесь обеспечивается использованием в частотно-задающей цепи кварцевого резонатора. Однако в силу высокой электрической добротности этих резонаторов они плохо работают в старт-стопном режиме при относительно коротких стробирующих импульсах (т.е. при коротких перерывах между пакетами старт-стопных колебаний), поскольку возникает нестабильность начальной фазы колебаний. Такая нестабильность недопустима в телевизионных применениях и, в частности, при генерировании тактовых импульсов для оцифровки видеосигнала, где требуется строгая когерентность тактовых импульсов от строки к строке.

Наиболее близким к предлагаемому генератору является старт-стопный генератор, защищенный патентом США N 4039972, кл. Н О3 В 5/36. Устройство содержит стробируемый генератор, в цепь обратной связи которого включена частотно-задающая цепь с кварцевым резонатором. Однако в этом устройстве не предусмотрено никаких мер для подавления свободных колебаний в кварцевом резонаторе во время интервалов между генерируемыми пакетами колебаний.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой стабильности по фазе в старт-стопных генераторах с кварцевыми резонаторами при сохранении присущей им высокой стабильности по частоте.

Для получения указанного технического результата в старт-стопный генератор, содержащий стробируемый генератор, в цепь обратной связи которого включена частотно-задающая цепь с кварцевым резонатором, введен демпфирующий усилитель, который включен параллельно частотно-задающей цепи с кварцевым резонатором через введенный электронный управляемый переключатель, другой выход которого соединен со входом стробируемого генератора, а управляющий вход электронного управляемого переключателя является входом управляющих импульсов, длительность которых меньше длительности интервалов между стробирующими импульсами.

Введение демпфирующего усилителя, подключаемого на время интервала между стробирующими импульсами к частотно-задающей цепи с кварцевым резонатором, которая при этом отключается от стробируемого генератора, позволяет ускорить затухание происходящих в ней колебаний и полностью погасить их к моменту возникновения следующего пакета колебаний, благодаря чему исключается их влияние на начальную фазу следующего пакета.

Дальнейшее описание поясняется с помощью следующих фигур.

Фиг. 1 блок-схема предлагаемого старт-стопного генератора электрических колебаний; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого генератора.

Как показано на фиг. 1, предлагаемый старт-стопный генератор электрических колебаний содержит стробируемый генератор 1, частотно-задающую цепь с кварцевым резонатором 2, электронный управляемый переключатель 3 и демпфирующий усилитель 4. Первый вывод цепи 2 соединен с первым входом стробируемого генератора, а второй выход цепи 2 со входом электронного управляемого переключателя 3. Первый выход электронного переключателя 3 соединен со вторым входом стробируемого генератора 1. Второй выход электронного переключателя соединен со входом демпфирующего усилителя, выход которого соединен с первым выводом частотно-задающей цепи. Допустимо и обратное включение демпфирующего усилителя. Генератор 1 и переключатель 3 имеют входы управления.

Предлагаемый старт-стопный генератор работает следующим образом (фиг. 2). Поступающие на вход управления генератора 1 стробирующие импульсы (диаграмма а) вызывают генерирование пакетов колебаний, поступающих на выход генератора (диаграмма б), в соответствии с длительностью импульсов. Пакет колебаний, вырабатываемых генератором 1, начинается в момент, соответствующий переднему фронту стробирующего импульса. Управляющие импульсы (диаграмма в), поступающие на вход управления переключателя 3, подключают частотно-задающую цепь 2 к демпфирующему усилителю 4 на время, несколько меньшее, чем интервал между стробирующими импульсами; благодаря этому начальная фаза пакетов колебаний определяется только моментом начала стробирующего (а не управляющего) импульса.

В течение управляющего импульса переключатель 3 подключает к частотно-задающей цепи 2 демпфирующий усилитель 4, благодаря чему обеспечивается ускоренное затухание остаточных колебаний в цепи 2 в течение стробирующего импульса. На диаграмме г (фиг. 2) показаны колебания на выходе цепи 2 без подключения демпфирующего усилителя, а на диаграмме д с демпфирующим усилителем. Фактически цепь 2 включается в обратную связь усилителя 4. Конкретная реализация усилителя зависит от формы выполнения частотно-задающей цепи. Важно лишь, чтобы демпфирующий усилитель вместе с частотно-задающей цепью образовывали систему с отрицательной обратной связью, благодаря чему и обеспечивали ускоренное затухание колебаний в частотно-задающей цепи. Если частотно-задающая цепь содержит только кварцевый резонатор, то демпфирующий усилитель должен быть выполнен как инвертирующий коэффициент усиления может быть небольшим. Если же частотно-задающая цепь создает на рабочей частоте сдвиг фазы 180^o, то для обеспечения отрицательной обратной связи демпфирующий усилитель должен быть неинвертирующим, в частности он может быть выполнен как эмиттерный (истоковый) повторитель. Как указывалось выше, возможны два варианта включения демпфирующего усилителя (входом к переключателю или к частотно-задающей цепи). При обоих вариантах включения достигается эффект ускорения затухающих колебаний в кварцевом резонаторе.

При реализации предлагаемого генератора входящие в него блоки могут выполняться на основе серийных интегральных схем. Например, блок 1 на ИС К532ГГ1, блок 3 на ИС серии 590 или 561 (ключевые и коммутаторные схемы), блок 4 на ИС серии К531 (линеаризированный режим логических схем). Возможно создание специализированной интегральной схемы, например на основе базового матричного кристалла по КМОП-технологии.

Формирование стробирующих импульсов с заданными временными соотношениями выполняется, например, путем задержки и логического суммирования исходных и задержанных импульсов на ячейках "И" и "ИЛИ". При этом на выходе ячейки "И" получается более узкий импульс относительно выхода ячейки "ИЛИ", а разница их длительностей определяется величиной задержки.

Изобретение относится к области телевизионной техники и может использоваться при генерировании тактовых импульсов для оцифровки видеосигнала. Для обеспечения высокой стабильности начальной фазы колебаний в старт-стопный генератор, содержащий стробируемый генератор и частотно-задающую цепь с кварцевым резонатором, введены демпфирующий усилитель и электронный переключатель, который отключает частотно-заданную цепь от стробируемого генератора на время между стробирующии импульсами и подключает ее к демпфирующему усилителю. 2 ил.

Старт-стопный генератор электрических колебаний, содержащий стробируемый генератор, в цепь обратной связи которого включена частотно-задающая цепь с кварцевым резонатором, отличающийся тем, что в него введен демпфирующий усилитель, который включен параллельно частотно-задающей цепи с кварцевым резонатором через введенный электронный управляемый переключатель, другой выход которого соединен с входом стробируемого генератора, а управляющий вход электронного управляемого переключателя является входом управляющих импульсов, длительность которых меньше длительности интервалов между стробирующими импульсами.