Кварцевый генератор Советский патент 1984 года по МПК H03B5/32 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве высокостабильного источника гармонических колебаний.

Известен кварцевый генератор, содержащий дифференциальный усилитель выполненный на двух полевых транзисторах, истоки которых соединены между собой и через токостабилизирующий полевой транзистор подключены к общей шине, два кварцевых резонатора и резисторы, обеспечивающие режим работы по постоянному току (Л1) СП.

Однако этот кварцевый генератор имеет низкую стабильность частоты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кварцевый генератор, содержащий первый и второй полевые транзисторы, истоки которых объединены и через генератор тока подключены к общей шине, а стоки которых через соответственно первый и второй резисторы подключены к щине питания, кварцевый резонатор, первый и второй электроды которого подключены к стокам соответственно первого и второго полевых транзисторов, третий и четвертый резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине (Л2) Вторые выводы третьего и четвертого резисторов подключены к затворам соответственно первого и второго полевых транзисторов Г2,

Известный кварцевый генератор имеет низкую кратковременную стабильность частоты, определяемую его добротностью.

Цель изобретения - повьшюние кратковременной стабильности частоты

Цель достигается тем, что в кварцевый генератор, содержащий первый и второй полевые транзисторы, истоки которых объединены и через генератор тока подключены к общей щине, а стоки которых через соответственно первый и второй резисторы подключены к .щине питания, кварцевый резонатор, первый и второй электроды которого подключены к стокам соответственно первого и второго полевых транзисторов, третий и четвертый резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине, введены первый и второй трансформаторы и дополнительный резистор, а кварцевый резонатор выполнен шестиэлектродным, при этом нача072542

ло и конец первичной обмотки первого трансформатора подключены соответственно к первому и третьему электродам кварцевого резонатора, 5 начало и конец вторичной обмотки первого трансформатора подключены соответственно к четвертому электроду кварцевого резонатора и к затвору первого полевого транзистора, начало to и конец первичной обмотки второго трансформатора подключены соответственно к второму и пятому электродам кварцевого резонатора, начало и конец вторичной обмотки второго трансJ5 форматора подключены к шестому электроду кварцевого резонатора и затвору второго полевого транзистора, вторые выводы третьего и четвертого резисторов подключены соответственно к 20 четвертому и щестому электродам кварцевого резонатора, а дополнительный резистор включен между третьим и пятым электродами кварцевого резонатора ,

5 На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого кварцевого генератора; на фиг, 2 эквивалентная схема одного плеча предлагаемого кварцевого генератора, Q Кварцевый генератор содержит первый полевой транзистор 1, второй полевой транзистор 2, генератор 3 тока, первый резистор 4, второй резистор 5, кварцевый резонатор 6, третий резистор 7, четвертый резистор 8,

5 первый трансформатор 9, второй трансформато 10, дополнительный резистор 11,

.

Кварцевый генератор работает следующим образом.

Предлагаемый кварцевый генератор выполнен по симметричной схеме. Средние точки схемы, которыми являются ква:рцевый резонатор 6 и дополнитель ный резистор 11, для противофазных колебаний могут считаться закороченными.

При выполнении условий самовозбуждения в схеме возникают следующие 0 напряжения (фиг,2):

й;| - комплексная амплитуда напряжения между первым электродом кварцевого резонатора 6 и общей шиной;

5 и, - комплексная амплитуда напряжения между третьим электродом 6 кварцевого резонатора 6 и общей тиной;

Оа - комплексная амплитуда напряжения на первичной обмотке первого трансформатора 9; Oi - комплексная амплитуда напряжения на вторичной обмотке первого трансформатора 9; С - комплексная амплитуда напряжения между четвертым электродом 8 и общей шиной; Ug- комплексная амплитуда напряжения на затворе первого транзистора 1 относительно общей шины.

Для кварцевого резонатора 6 спраедливы соотношения

U2/U, К, )

() и./и,-к,е

(2)

где Уц|) фазочастотная характеристика кварцевого резонатора 6

Так как усилитель, выполненный на первом транзисторе 1, инвертирует фазу входного колебания, то в схеме фиг. 2 выполняется условие баланса фаз, а условие баланса амплитуд выполняется путем выбора коэффициента усиления.

Изменяя величину сопротивления дополнительного резистора 11,можно добиться выполнения соотношения

К,(й5о) 1 ,

где (йо частота последовательного резонанса кварцевого резонатора 6.

Путем подбора величины сопротивления третьего резистора 7 для выполнения соотношения

(

где R - величина сопротивления третьего резистора 7, можно добиться выполнения условия

Ki (%) 1, тогда крутизна фазочастотной характеристики предлагаемого кварцевого генератора определяется из соотношения

) I X /м..ч -аЖЫчйо

(fl)t(Jo ЪЩ м)о

ЪС(Л}

где N - коэффициент трансформации первого и второго трансформаторов 9 и 10. .

Таким образом, крутизна фазочастотной характеристики цепи положительной обратной связи предлагаемого кварцевого генератора в N + 1 раз больше, чем крутизна фазочастоткой характеристики кварцевого резонатора 6, следовательно,и относительное изменение частоты выходного колебания

- В предлагаемом кварцевом генераторе в N + 1 раз меньше, чем в известном устройстве при использовании в предлагаемом кварцевом генераторе и известном устройстве одного и того же кварцевого резонатора. Например, если мы выберем коэффициенты трансформации первого и второго трансформаторов 9 и 10 N 10, тогда относительная нестабильность частоты выходных колебаний в предлагаемом кварцевом генераторе в 1 1 раз меньше, чем в известном устройстве.

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий первый и второй полевые транзисторы, истоки которых объединены и через генератор тока подключены к общей шине, а стоки которых через соответственно первый и второй резисторы подключены к шине питания, кварцевый резонатор, первый и второй электроды которого подключены к стокам соответственно первого и второго полевьсх транзисторов, третий и четвертый резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине, отличающийся тем, что. lj3 1 i,N5. с целью повьщ1ения кратковременной стабильности частоты, в него введены первый и второй трансформаторы и дополнительный резистор, а кварцевый резонатор выполнен шестизлектродным, при этом начало и конец первичной обмотки первого трансформатора подключены соответственно к первсжу и третьему электродам кварцевого резонатора, начало и конец вторичной обмотки первого трансформатора подключены соответственно к четвертому электроду кварцевого резонатора и к затвору первого полевого транзистора, начало и конец первичной обмотки второго трансформатора подключены соответ9 ственно к второму и пятому электродам кварцевого резонатора, начало и конец вторичной обмотки второго трансформатора подключены соответ§ ственно к шестому электроду кварцевого резонатора и затвору второго полевого транзистора, вторые выводы третьего и четвертого резисторов D ГО подключены соответственно к четвертому и шестому электродам кварцевого резонатора, а дополнительный резистор Ul включен между третьим и пятьм элект родами кварцевого резонатора.