КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2008 года по МПК H03B5/36 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при построении задающих генераторов радиопередающих устройств.

Известен кварцевый генератор (КГ), содержащий два каскада на транзисторах с общей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК), резисторы, делитель напряжения транзистора, кварцевый резонатор, включенный между эмиттерами транзисторов, блокировочный конденсатор (А.С. СССР №432655, опубл. 15.06.1974, Н03В 5/32). Однако данный кварцевый генератор не обеспечивает достаточную стабильность работы каскада с общим коллектором.

В качестве наиболее близкого аналога может быть принят кварцевый генератор, известный в литературе как схема Батлера (А.Ф.Плонский и др., «Транзисторные автогенераторы метровых волн, стабилизированные на механических гармониках кварца», изд. Связь, М., 1969 г., стр.125-126), содержащий два каскада усиления на транзисторах, один из которых выполнен с общей базой (ОБ), а другой - эмиттерный повторитель - с общим коллектором (ОК), параллельный LC-контур, образованный конденсатором и катушкой, резистивные делители напряжения первого и второго транзисторов, блокировочный конденсатор и кварцевый резонатор, включенный между эмиттерами транзисторов.

Эти схемы широко известны, имеют целый ряд положительных свойств и обеспечивают нулевой сдвиг фаз в цепи возбуждения.

Однако в генераторах, построенных по схеме Батлера, входное сопротивление эмиттерного повторителя (ЭП) в основном определяется резистивным делителем напряжения в цепи базы. Для того чтобы входное сопротивление ЭП не шунтировало колебательный контур каскада с ОБ, обычно применяют достаточно высокоомный делитель напряжения в цепи базы каскада с ОК. В то же время для обеспечения стабильного режима работы каскада с ОК при работе в широком диапазоне температур и изменении напряжения питания сопротивление делителя напряжения в цепи базы каскада с ОК должно быть значительно меньше, чем входное сопротивление схемы ЭП.

Целью настоящего изобретения является повышение стабильности работы каскада с ОК и расширение температурных границ работы КГ.

Сущность изобретения заключается в том, что в кварцевом генераторе, содержащем два каскада усиления на транзисторах, один из которых выполнен с общей базой, а другой - с общим коллектором, колебательный LC-контур, образованный конденсатором и катушкой индуктивности и включенный в коллекторную цепь транзистора каскада с ОБ, кварцевый резонатор, включенный между эмиттерами транзисторов, согласно изобретению введены конденсатор, который включен между эмиттером второго транзистора и отводом резистивного делителя напряжения второго транзистора, и дроссель, первый вывод которого подключен к отводу резистивного делителя напряжения второго транзистора, а второй вывод - к базе второго транзистора. Указанное включение конденсатора приводит к резкому возрастанию входного сопротивления ЭП на высоких частотах, что позволяет уменьшить сопротивление делителя напряжения в цепи базы каскада с ОК, а указанное включение высокочастотного дросселя позволяет уменьшить сопротивление по постоянному току в цепи базы каскада с ОК с целью повышения стабильности режима работы схемы.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого КГ.

Кварцевый генератор содержит первый (1) транзистор, эмиттер которого через резистор (5) подключен к общей шине питания (17), первый (4 и 3) резистивный делитель напряжения, который включен между шиной питания (16) и общей шиной (17), отвод которого подключен к базе первого (1) транзистора, блокировочный конденсатор (12), включенный между общей шиной (17) и базой первого (1) транзистора, второй (2) транзистор, коллектор которого подключен к шине питания (16), а эмиттер через резистор (8) к общей шине (17), второй (7 и 6) резистивный делитель напряжения, который включен между шиной питания (16) и общей шиной (17), первый (11) и второй (18) разделительные конденсаторы, колебательный контур, состоящий из конденсатора (10) и катушки индуктивности (9), кварцевый резонатор (13), который включен между эмиттерами первого (1) и второго (2) транзисторов. При этом первый вывод катушки индуктивности соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод - с вторым выводом конденсатора и шиной питания, первый отвод - с коллектором первого транзистора, второй отвод - через первый разделительный конденсатор с базой второго транзистора, третий отвод - с первым выводом второго разделительного конденсатора, второй вывод которого является выходом генератора (первый, второй и третий отводы делят катушку индуктивности на четыре части, число витков в каждой из них выбирается экспериментально в зависимости от параметров конструктивных элементов генератора). Каждый делитель напряжения представляет собой цепь из двух последовательно соединенных резисторов, включенную между шиной питания и общей шиной. При этом подключение отвода каждого делителя напряжения к указанному объекту обеспечивает соответствующее соединение точки связи между двумя последовательно соединенными резисторами делителя с указанным объектом.

В кварцевый генератор введены конденсатор (15), который включен между эмиттером второго транзистора и отводом второго резистивного делителя напряжения, и дроссель (14), первый вывод которого подключен к отводу второго резистивного делителя напряжения, а второй вывод подключен к базе второго транзистора.

Кварцевый генератор работает следующим образом

При включении питания в колебательном контуре 9, 10 возникают колебания на частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора 13 и поступают на базу транзистора 2. Часть сигнала с эмиттера транзистора 2 по цепи следящей обратной связи через конденсатор 15 и дроссель 14 поступает на базу транзистора 2, а другая часть поступает на кварцевый резонатор 13, включенный в цепь положительной обратной связи. Затем сигнал, усиленный транзистором 1, поступает на колебательный контур, замыкая цепь положительной обратной связи. Амплитудное условие возникновения колебаний в генераторе обеспечивается необходимым усилением по напряжению, создаваемым возбудителем на транзисторах 1 и 2.

За счет включения в цепь следящей обратной связи конденсатора 15 и дросселя 14 возрастает входное сопротивление каскада с ОК, что позволяет уменьшить сопротивление делителя напряжения (7 и 6) и улучшить режим работы транзистора 2, благодаря чему КГ может работать в более широком диапазоне температур. Выходной сигнал кварцевого генератора снимается с второго вывода второго разделительного конденсатора.

Таким образом, использование следящей обратной связи и использование дросселя позволило, сохранив все положительные свойства известной схемы, устранить ее недостатки и тем самым расширить ее эксплуатационные возможности.

Устройство относится к области радиотехники и может использоваться при построении задающих генераторов радиопередающих устройств. Достигаемый технический результат - повышение стабильности работы каскада с общим коллектором и расширение температурных границ работы. Кварцевый генератор содержит два транзистора, на первом из которых выполнен каскад с общей базой, а втором - каскад с общим коллектором, колебательный контур, кварцевый резонатор, блокировочный конденсатор, два разделительных конденсатора, два резистора, дроссель, два резистивных делителя напряжения и конденсатор. 1 ил.

Кварцевый генератор, содержащий первый транзистор, эмиттер которого через резистор подключен к общей шине питания, первый резистивный делитель напряжения, который включен между шиной питания и общей шиной, отвод которого подключен к базе первого транзистора, блокировочный конденсатор, включенный между общей шиной и базой первого транзистора, второй транзистор, коллектор которого подключен к шине питания, а эмиттер через резистор - к общей шине, второй резистивный делитель напряжения, который включен между шиной питания и общей шиной, первый и второй разделительные конденсаторы, колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности, первый вывод которой соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод - с вторым выводом конденсатора и шиной питания, первый отвод - с коллектором первого транзистора, второй отвод - через первый разделительный конденсатор - с базой второго транзистора, третий отвод - с первым выводом второго разделительного конденсатора, второй вывод которого является выходом генератора, кварцевый резонатор, который включен между эмиттерами первого и второго транзисторов, отличающийся тем, что введены конденсатор, который включен между эмиттером второго транзистора и отводом второго резистивного делителя напряжения и дроссель, первый вывод которого подключен к отводу второго резистивного делителя напряжения, а второй вывод - к базе второго транзистора.