Кварцевый генератор Советский патент 1983 года по МПК H03B5/32 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве источника термозависимого напряжения в радиотехнических устройствах, в частности в кварцевых автогенератора с термокомпенсацией частоты.

Известен квар1:(евый генератор, содержащий источник питания, двуплечий термопотенциометр, каждое из двух плеч которого состоит из последовательно соединенных нетермозависимого резистора и термозависимого резистора, и варикап цепи управлени частотой кварцевого генератора подключенный через развязьгоающий элемент к плечу термопотенциометра, зашунтированному дополнительным терморезистором и соединенным, с о0щей ШИНОЙ источника питания fl 1.

Недостатком; такого генератора является то, что при настройке на работу в температурных диапазонах он имеет невысокую крутизну термозависимого напряжения в первом диапазоне и недостаточную резкость ее изменения во втором диапазоне.

Наиболее близким к предлагаемому Но техническому решению является кварцевый генератор, содержащий активную часть/ к,которой подключена последовательно соединенные кварцевый Озонатор и варикап, источник питания, к которому подключен термопотенциометр , каждое из двух плеч которого состоит из последовательно соединенных нетермозависимого резио,5Ора и термозависимог о резистора, а точка соединения плеч термопотеициометра через развязывающий элемент подключена к точке соединения кварцевого резонатора и варикапа 2.

Однако температурная стабильност частоты данного кварцевого генератора йе удовлетворитель а из за недостаточно точного фopмиiювaния термозависимого напряжения на варикапе, управляющем частотой колебаний .

Цель изобретения - повышение температурной стабильности частоты.

Поставленная цель достигается тем, что в кварцевом генераторе, содержащем активную часть, к которой подключены последовательно соединенные кварцевый резонатор и варикап, источник питания, к которому подключен термопотенциометр, каждое из двух плеч которого состоит из последовательно соединенных нетермозависимого резистора и термозависимого резистора, а точка соединения плеч термопотенциомётра через развязьшающий элемент подключена к точке соединения кварцевого резонаторами варикапа, параллельно первому плечу термопотенциомётра

включено регулируемое сопротивление упр авляющий вх,од которого подключен к точке соединения нетермозависимого резистора и термозависимого резистора второго плеча термопотенциомётра ,

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого кварцевого генератора.

Кварцевый генератор содержит источник питания 1, термопотенциометр 2, первое плечо которого состоит из нетермозависимого резистора 3 и термозависимого резистора 4, второе плечо - из нетермозависимого резистора 5 и термозависимого резистора б, варикап 7, кварцевый резоHaTojp 8, активную часть 9, развязывающий элемент 10 и регулируемое сопротивление, в качестве которого используется, наприме р, полевой транзистор 11.

Кварцевый генератор работает следукядим образом.

Для получения зависимости выходного напряжения термопотенциомётра 2 от температуры параболического. типа, сопротивление термрзависимого резистора 4 выбирается (в соответствии с расчетом )большим в 10 и более раз, чем у термозависимого резистора 6. Поэтому в области нижних температур первого температурного диапазона выходное напряжение слабо зависит от термозависимого резистора 4 и определяется в основном величинами тока резистора 11 и сопротивлений нетермозависимого |резистора 5 и термозависимого резистора б. Транзистор 11 и задающий величину его тока нетермозависимый резистор 5 является в этой области температур, по отношению к термозависимому резистору б, генератором тока. Вследствие этого изменения выходного напряжения с температурой пропорциональны изменениям сопротивления термозависимого резистора б. При повышении температуры уменьшается сопротивление и возрастает ток г ермозависимой цепи первого плеча термопотенциомётра 2, что вызывает увеличение запирающего транзистор il напряжения и уменьшение его тока

Равенство приращений выходного напряжения, вызванных увеличением тока через термозависимую цепь первого плеча термопотенциомётра 2 И уменьшением тока транзистора 11, соответствует минимуму зависимости (; границе первого и второго диапазоно температур ) выходного напряжения термопотенциомётра 2 от температуры Возрастание температуры во втором температурном диапазоне приводит к запиранию транзистора 11 и увеличению выходного напряжения за счет возрастания тока через ветвь с нетермозависимым и термозависимым резисторами 3 и .4 при практически постоянной сумме сопротивлений нетермозависимого и термозависимого резисторов 5 и 6.

В области низких температур первого диапазона крутизна изменения выходного напряжения у данного кварцевого генератора выше чем у прототипа.

Величина отнсяиения крутизны изменения выходного напряжения у сравниваемых кварцевых генераторов для типичных зависимостей напряжения смещения на варикапе, обеспечивающих термокомпенсацию, достига,ет значений, превышающих 5-8. При температурах , несколько превышающих температуру минимума, предлагаемый кварцевый генератор имеё по сравнению с прототипом также более высокую крутизну выходного .напряжения. Это обусловлено тем, что транзистор 11 закрыт и не шунтирует термозавйсимую цепь первого плеча термопртенциометра 2. В прототипе эта цепь зашун1гирована резистором, соизмеримым в области минимума с сопротивлением терйозависикюй цепи. Во втором температурном диапазоне, при температурах вьвне точки переги ба, крутизна у предцлагаемого кварцевого генератора, как у прототипа, уменьшается, но в несколько большей степени. Это объясняется тем, что при одинаковых выходных Нсшряжениях и сопротивлениях нетермозависимых резисторов 6 в предлагаемом кварцевом генераторе,из-за отсут ствия тока через нетермозависймую цепь первого, плеча термопотенцкометра 2 (т эанзистор 11 закрыт ) используется термозависйлый резистор4 с меньшим сопротивлением, вследствие чего его величина становится соизмеримой с сопротивлением нетермозависимого резистора 5 на более низких температурах, чем в прототипе.

Расмотренные особенности работы предлагаемого кварцевого генератора

обуславлив аютто, что при одинаковых ТКС его .терморезисторов и прототипа. И значениях параметров других его элементов, обеспечивающих совпадение минимумов температурных

зависимостей выходных нап Уяжений обоих кварцевых генераторов, выходные напряжения при различных тем- пературах у предлагаемого генерато-. ра всегда больше.

0 Это -дает возможность при формировании необходимой для компенсаций зависимости напряжения от темпера-, туры использовать в предлагаемом ; кварцевом генераторе более доступные

термозавнсикЕле резисторы с меньшими значениями ТКС. Кроме того, при параметрах элементов сравниваемых кварцевых генераторов, обеспечивающих примерно одинаковые выходные напряженная, вследствие принципиально более резкого изменения крутизны этого напряжения с теютературой во втором диапазоне, зависимость выходного напряжения у предлагаемого кварцевого генератора получается ближе к кубической параболе, чем у прототипа. Это позволяет формировать термозависимое напряжение более близким к требуемому.

Технико-экономическая эффектив-: ность предлагаемого кварцевого генератора состоит в том, что этот генератор имеет более близкую -к требуемой прн нспользовании кварцевых резонаторов АТ-среза зависимость выходного напряжения от температуры, поскольку в Области отрицательных температур обеспечивает предельно возможиую крутизну изменения этого напряжения в отличие От всех известных УСТРОЙСТВ термокомпенсации на нетермозависимых и .термозависимых резисторах, а в области положительных температур - более резкое изме.иение этой крутизны. Это Позволяет повысить точность компенсации уходов частоты в более широком диапазоне температур, и повысить стабильность частоты.

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий активную часть, к которой подключены последовательно соединенные кварце1%1й резонатор и варикап, источник питания, к которому подключен термопотенциометр, каждое из двух плеч которого состоит из последовательно соединенных нетермозависимого резистора и термозависимого резистора, а точка соединения плеч термопотенциометра через развязывающий элемент подключена к точке соединения кварцевого резонатора и варикапа, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности частоты, параллельно первому плечу термопотенциометра включено регулируемое сопротивление, управляющий вход которого подключен к точке соединения нетермозависимого резистора и термозависимого рюзистора второго плеча термопотенциометра. (Я э со 00