Кварцевый генератор Советский патент 1984 года по МПК H03B5/32 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания источников вьюокостабильных колебаний высоких частот Известен безиндукционньй кварцевый генератор, содержащий соединенные в кольцо усилитель и частотозадающую цепь.положительной обратной связи с кварцевым резонатором СП. Однако этот кварцевый генератор не может работать на высоких номерах механических гармоник кварцевых резонаторов. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является кварцевый генератор, содержащий первьй транзистор, коллектор и база которого соответственно через первый и второй резисторы подключеныг к шине питания, а соответственно через первьй и второй конденсаторы к общей шине, второй транзистор, а также кварцевый резонатор, параллельно которому включен третий резистор , при этом эмиттер первого транзистора через четвертый резисто подключен к общей шине -. В данном кварцевом генераторе коллектор втор го транзистора подключен к щине пит ния, база подключена к коллектору первого транзистора, а эмиттер втор го транзистора через кварцевый резо натор , параллельно которому подключен третий резистор, соеданен с эми тером первого транзистора 2. Недостатком данного кварцевого генератора является ограниченный диапазон рабочих частот, обусловлен ный индуктивным характером выходног сопротивления каскада, вьшолненного на втором транзисторе. Кроме того, компенсация статистической емкости кварцевого резонатора в известном кварцевом генераторе осуществляется подбором катушки ивдуктивности, что ухудшает технологичность настройки. Цель изобретения - расщирение ра бочего диапазона частот в сторону верхних частот и упрощение настройк Для достижения цели в кварцевом генераторе, содержащем первый транзистор, коллектор и база которого соответственно через первьй и второ резисторы подключены к шине питания а соответственно через первьгй и вто рой конденсаторы подключены к общей шине, второй транзистор, а также кварцевый резонатор, параллельно ко 202 торому включен третий резистор, при этом эмиттер первого транзистора через четвертый резистор подключен к общей пшне, второй транзистор имеет тип структуры, противоположный типу структуры первого транзистора, эмиттер и база второго транзистора соединены соответственно с коллектором и эмиттером первого транзистора, кварцевьй резонатор включен между коллектором второго транзистора и общей щиной. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предложенного кварцевого генератора; на фиг. 2 его эквивалентная схема в области верхних частот. Кварцевый генератор (фиг.1) срдержит первьм транзистор 1, первьй резистор 2, второй резистор 3, первьй конденсатор 4, второй конденсатор 5, третий резистор 6, второй транзистор 7, кварцевьй резонатор 8, четвертый резистор 9. На эквивалентной схеме кварцевого генератора (фиг.2) обозначено: первьй каскад 10, второй каскад 11, Ljyuj- индуктивная компонента выходного сопротивления второго каскада 11, Rjjj - частотнозависимая отрица-. тельная вещественная компонента входного сопротивления второго каскада 11. Кварцевьй генератор работает следующим образом. В общем случае коэффициент усиления по напряжению первого каскада 10 Kiff незначительно превышает единицу, так как постоянное напряжение коллектор - эмиттер первого транзистора равно напряжению эмиттер - база второго транзистора 7 (для кремниевых транзисторов это напряжение примерно равно 0,7 В) и в цепи коллектора первого транзистора включен первьй резистор 2, зашунтированный первым конденсатором 4 и низким выходным сопротивлением второго каскада 11. При этом эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки первого каскада 10 далеко от оптимального за счет соответствующего выбора номиналов первого и четвертого резисто ов 2 и 9. Ку - коэффициент усиления по напряжению второго каскада 11 меньше единицы в связи с тем, что этот каскад является эмиттерным повтори311

телем, усиление которого ослаблено дополнительно включенным в цепь .коллектора второго транзистора 7 третьим резистором 6 с сопротивлением несколько десятков ом, В этом случае общий коэффициент усиления схемы Ку Ку, 1, и генерация отсутствует.

Гальваническая связь первого и второго транзисторов 1 и 7 в сочетании с соответствующим выбором номиналов первого, второго и четвертого резисторов 2, 3 и 9 обеспечивают повьппенную температурную стабильность величин Ку;, и Ку

При настройке контура из эквивалентной индуктивности Ljbtn 1 и первого конденсатора 4 за счет изменения номинала последнего на частоту требуемой механической гармоники кварцевого резонатора 8 - f - на этой частоте происходит подъем Щ , так как эквивалентное сопротивление в цепи коллектора первого транзистора 1; возрастает и приближается к оптимальному. Вместе с этим разница в величинах сопротивлений коллекторной и эмиттерной цепей второго транзистора 7 достигает максимальной величиныу так как сопротивление параллельно включенных кварцевого резонатора 8 и четвертого резистора 6 -вблизи частоты f достигает экстремального минимума, в то время как сопротивление параллельного контура Lg iпервый конденсатор 4 максимально.. Вблизи частоты fj, происходит резкое увеличение модуля отрицательного сопротивления - ,что приводит к дополнительному резкому возрастанию величины Ку, Ку,. В результате

04

в узкой полосе част от вблизи «, в .схеме кварцевого генератора обеспечиваются условия возникновения стабильных колебаний, частота которых может изменяться плавной подстройкой номинала первого конденсатора 4 .

Технические преимущества предложенного кварцевого генератора в сравнении с базовым вариантом (прототипом) заключаются в следукнцем. Индуктивный характер выходного сопротивления второго каскада 11 используется для реализации частотно-избирательного контура, улучшакмцего усилительные свойства активной части схемы. Это позволяет повысить верхний предел генерируемых частот, Эффект отрицательного входного сопротивле-. ния второго каскада 11 обостряется

только в узкой полосе частот вблизи {. В предпоженной схеме используется резистивное шунтирование кварцевого резонатора, что значительно упрощает настройку схемы и приводит к

уменьшению температурной и режимной нестабильности частоты выходных колебаний. Количество подстроечных . элементов сведено к одному, что

значительно упрощает настройку кварцевого генератора. Из схемы исключены индуктивные элементы, что облегчает конструктивную реализацию генератора в микроэлектронном варианте.

Йовьлпенная температурная стабильность усилительных свойств активных элементов позволяет уменьшить нестабйль юсть чистоты и уровня выходных : колебаний в диапазоне температур и снизить рассеиваемую на кварцевом резонаторе мощность.

1116520

11

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий первый транзистор, коллектор и база которого соответственно через первый и второй резисторы подключены к шине питания, а соответственно через первый и второй конденсаторы подключены к общей шине, второй транзистор, а также кварцевый резистор, параллельно которому включен третий резистор, при этом эмиттер первого транзистора- через четвертый резистор подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот в сторону верхних частот и упрощения настройки, второй транзистор имеет тип структуры, противоположный типу, структуры первого транзистора, эмитт,ер и база второго транзистора соединены соответственно с коллектором и змиттером первого ; транзистора, кварцевый резонатор включен между коллектором второго транзистора и общей шиной. -ffl