Кварцевый генератор Советский патент 1984 года по МПК H03B5/32 

Изобретение относится к ращиотехнике и может быть использовано для изготовления высокостабильных источников гармонических колебаний

Известен кварцевый генератор с многоэлектродным кварцевым резонатором С 1 3.

Однако он сложен в изготовлении и имеет низкую стабильность частоты генерируемых колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является кварцевый генератор, содержащий усилитель на транзисторе, выполненный в виде змиттерного повторителя, пьезотрансформатор, первый электрод которого соединен с базой транзистора, второй электрод которо через резистор соединен с общей шиной, третий электрод подключен к эмиттеру транзистора, а четвертый электрод - к общей шине С 2},

Недостатком кварцевого генератора является узкий частотный диапазон вследствие неустойчивой работы на высоких номерах механических гаромник кварцевого резонатора

Цель изобретения - расширение частотного диапазона в сторону верхних частот.

Для достижения цели в кварцевый генератор, содержащий усилитель на транзисторе, выполненный в виде эмиттерного повторителя, пьезотрансформатор, первьй электрод которого соединен с базой эмиттера, второй электрод через резистор соединен с общей шиной, третий электрод подключен к эмиттеру транзистора, а четвертый электрод - к общей щине,введен последовательный LC-контур,который включен между вторым электродом пьезотрансформатора и эмиттером транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема кварцевого генератора.

Кварцевый генератор содержит усилитель на транзисторе 1, вьшолненньтй в виде эмиттерного повторителя, пьезотранс(Ъорматор 2, резистор 3,последовательный LC-контур 4.

Кварцевый генератор работает следугогаим образом.

Незатухающие электрические колебания на выбранной механической гармонике пьезотрансформатора 2 обеспечиваются двумя цепями положительной обратной связи, каждая из которых имеет коэффициент передачи меньше единицы.

Первая цепь положительной обратной связи акустическая и образована пьезотрансФорматором 2, вторая электрическая и содержит полосовой фильтр, образованный последовательным LC-контуром 4 и резистором 3, а также кварцевый резонатор, образованный первым и вторым электродами пьезотрансформатора 2.

Первая и вторая цепи положительной обратной связи включены по входу параллельно, а по выходу последовательно. Поэтому коэЛфициент усиления К разомкнутой цепи положительной обратной связи определяется из соотнотения

K-K jwI+K ijuO , (1)

где куй) - коэгЬЛициент передачи

первой цепи положительной обратной связи; К (jш) - коэффициент передачи

второй цепи положительной обратной святи. Исходя из условий самовозбуждения коэффициент передачи пьезотрансформатора должен отвечать неравенству

К/зи))х1-К2(ш) . (2)

В силу того, что при использовании транзисторов с граничной частотой, суп1ественно превьпиающей частоту генерируемого колебания K2(jii;);t; ,8 - 0,9 на резонансной частоте последовательного LC-контура 4, то достаточно обеспечить акустическую связь K(iuj) 7/ 0,1 - 0,2 на частоте механической гармоники пьезотрансформатора 2, чтобы в кварцевом генераторе возбудились колебания с частотой

(3)

u).nu.

где - частота настройки последовательного ЬС-контура 4; LU - резонансная частота пьезотрансформатора 2; п Ij 3j 5... номер гармоники

пьезотрансформатора 2, При этом возбуждение на отличных от Шп гармониках пьезотрансформатора частот uu невозможно, так как K2(JUJ) « К, (j cuo ) ,и возбуждение на паразитных частотах через последовательный LC-контур 4 и статическую емкость пьезотрянсформагора 2 невозможно, так как K(jcu) 1 для любых частот. То есть амплитудные условия самовозбух ления вьтолняются только на п-й механической гармонике пьезотрансформатора. Это выгодно отличает предлагаемый генератор, от известных гармониковых генераторов с двухэлектродными кварцевыми резонаторами, в которых возбуткдение колебания по цепи положительной обратной связи через статическую емкость возможно или для его подавления необходимо введение специальных цепей нейтрализации или компенсации этой емкости и, следовательно, усложнение, схемных и конструктивных решений генераторов и увеличение трудоемкости наладочных работ.

Применение кварцевого генератора обеспечивает положительный экономический эффект вследствие того, что требуемые для использования в предлагаемом кварцевом генераторе акустически связанные кварцевые резонаторы серийно пригодны, так кяк выполняются на кварцевой пластине с параллельными поверхностями, имеют электроды одинаковой площади и частоты последовательных резонансов, равные нужной частоте вьрсодного колебания. Схемное решение кварцевого генератора отличается существенной простотой. Необходимые наладочные работы не требуют значительных затрат и квалификации труда, так как отсутствуют цепи нейтрализации или кo iпeнcaции статической емкости резонаторов и подавления паразитных колебаний. Наладочные работы включают олну операцию настройки последовательного LC-контура с целью возбуждения нужной механической гармоники пьезотрансформатора и получения номинальной частоты выходного колебания.

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель на транзисторе, выполненный в виде эмиттерного повторителя, пьезотрансформатор, первый электрод которого соединен с базой транзистора, второй электрод через резистор соединен с общей тиной, третий электрод подключен к эмиттеру транзистора, а четвертый электрод - к общей тине, -отличающийся тем, что,с целью расширения частотного диапазона в сторону верхш1х частот, в него введен последовательный 1,С -контур, который включен между вторым о о электродом пьезотуэансформатора я эмиттером транзистора.