Устройство термокомпенсации кварцевого генератора Советский патент 1985 года по МПК H03B5/32 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, в системах стабилизации частоты.

Цель изобретения - повышение точности термокомпенсации.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термочувствительный генератор 1, счетчик 2 адреса, тактовый генератор 3, синхронизатор 4, буферный регистр 5, первый блок 6 постоянного запоминания, цифроаналоговь преобразова-г тель (ЦДЛ) 7, управляемый кйарцевый генератор 8, второй блок 9 постоянного запоминания, преобразователь код-скважность 0, коммутатор 11, первый 12 и второй 13 управляемые делители напряжения, первый 14 и второй 15 Фильтры нижних частот аналоговый сумматор 16, первый 17 и второй 18 элементы совпадения, инвертор 19, первый управляемый делитель 12 состоит из первого резистора 20, второго резистора 21 и управляемого ключа 22, второй управляемый делитель 13 напряжения состоит из первого резистора 23, второго резистора 24 и управляемого ключа 25, первый 4яшьтр 14 состоит из резистора 26 и конденсатора 27, второй фильтр 15 состоит из резистор 28 и конденсатора 29.

Устройство термокомпенсации кварцевого генератора работает следукицим образом.

Счетчик 2 адреса подсчитывает количество импульсов, поступивших на его счетный вход с выхода термочувствительного генератора I за время

, определяемое тактовым генераточч

ром 3, После окончания интервала счета j счетный вход счетчика 2 адреса перекрывается на некоторое время стробирующим иж1ульсом с выхода тактового генератора 3, который одновременно запускает синхронизатор 4, вырабатывающий два импульса, один из которых разрешает перезапись соетояния счетчика. 2 адреса в буферный регистр 5, а другой следомj3a ним производит обнуление счетчика 2 адреса. По окончании стробирующего импульса (его длительность пере крывает длительность импульсов с выхода синхронизатора 4} с выхода тактового генератора 1 в счетчик 2

адреса вновь поступают импульсы и процесс счета продолжается.

Коли1ество импульсов N, поступивших в счетчик 2 за время

сч определяется так

(1)

,.Lf,/f ,

где f - частота колебаний на выходе термочувствительного генератора 1, общем случае отношение (1 не является целым числом, а в счетчик 2 адреса может быть записано только целое число.

Код на выходе буферного регистра 5 }1меет значение, соответствующее состоянию счетчика 2 адреса в момент окончания счета, и может, изменяться только в эти моменты времени. Таким образом, на выходе младшего разряда буферного регистра 5 образуется периодическая импульсная последовательность, скважность которой изменяется от 1 до 00, так как код изменяется с N на N+ +1, то состояние младшего разряда изменяется с О до 1, или с 1 на О, причем в середине интервала интерполяции скважность этой последовательности равна двум. I

Состояние буферного регистра 5 периодически изменяется, синхронно с ним изменяется направление подключения коммутатора 11 так, что напряжение, соответствукицее нулевом состоянию младшего разряда буферного регистра 5, подается только на вход первого плеча второго управляемого делителя 13 напряжения, а напряжение, соответствующее единичному состоянию младшего разряда буферного регистра 5, подается только на вход первого плеча первого управляемого делителя 12 напряжения Так образом, или напарвый вход первого управляемого делителя 12 подается напряжение, или этот вход отключается коммутатором 11 от других цепей. Аналогично, либо на перв вход второго управляемого делителя 13 подается напряжение, либо этот вход отключается, причем подача напряжения на первый управляемый делитель 12 и отключение входа первого плеча второго управляемого делителя 13 происходит синхронно, равно как синхронны подача напряжения на второй управляемый делитель 13 3 и отключение входа первого плеча пе вого управляемого делителя 12. Преобразователь 1 О код-скважность вырабатывает импульсную последовательность, период которой во много раз меньше интервала счета Oju . В результате на выходах первого 17 и второго 18 элементов сравнения образуются пачки импульсов, огибающие которых противофазны одна другой, а заполнение одна и та же последовательность с выхода преобразователя 10 код-скваж ность, прячем фаза огибающей пачки на выходе второго элемента 18 совпа дения совпадает с фазой импульсной последовательности на выходе младшего разряда буферного регистра 5, Логической 1 на выходах первого 17 и второго 18 элементов совпадения соответствует замкнутое состояние управляемых ключей 22 и 25 перBqro 12 и второго 13 управляемых делителей, а логическому О - разомкнутое. Огибающая пачки замыкаюощх управляег4 й ключ 22 первого управляемого делителя 1 импульсов противофазна подаче напряжения с выхода коммутатора I1 на первый управляемый делитель 12, аналогично, огибающая пачки замыкающих управляeMbrit ключ 25 второго управляемого делителя 13 импульсов противофазиа подаче напряжения с выхода коммутатора 1I на второй управляемый делитель I3. Таким образом, кгшдый из первого 12 и. второго 13 делителей напряжения работает в двух режимах: или на вход первого плеча подается соответствующее напряжение с выхода коммутатора 1I, а вход второго плеча при этом отключен от общего провода, или вход первого плеча отклю чен от выхода ЦАП 7 с помощью коммутатора II, а вход первого плеча периодически с относительной длител ностью замыкается с общим проводом причем соответствующие режимы в пер вом 12 и втором 13 управляемых делителях противофазны. Проведенные исследования показывают, что в предлагаемом устройстве термокомпенсации кварцевого ге нератора в пределах каждого участка интерполяции в температурно-частотной характеристике полностью устраняется влияние линейной и квад 554 ратичной составляющих, а модуль максимальной ошибки термокомпенсации может быть оценен по . . где Л- - коэффициент при кубическом члене ТЧХ, TU - в ичина интервала интерполяции. Для кварцевого генератора с параметрами резонатора а,,228. ,2SWj tt, l 276 (типичные значения для резонатора АТ-среза) при 1ютервале интерполяции 10°С температурная нестабильность частоты составляет i6,5 , а. для интервала интерполяции ,6 (величина совер-шенно пренебрежимая по сравнению с влиянием других факторов}. При этом для 10-градусного интервала интерполяции в интервале температур 60-+90 с в первом 6 и втором 9 блоках необходимо хранить всего по 15 слов, а для 5-градусного интервала - по 30 слов. Максимальная ошибка термокомпенсации при этом равномерно распределена по всему интервапу рабочих темпера тур . По сравйению с базовым устройством с линейной интерполяцией выигрыш в стабильности.частоты для границ рабочего температурного диапазона составляет 100-200 для 5-градусного интервала интерполяции и 50-80 для 10-градусного интервала. К преимуществам предлагаемого устройства термокомпенсации кварцевого генератора следует отнести его технологичность в настройке, так как для подбора оптимальной кривизны аппроксимирующей кривой необходимо осуществлять вариацию всего одного параметра. При этом крайние значения интерполирующей функции автоматически привязаны к узлам интерполяции. Кроме того, пов1дпенная помехоустойчивость, так как однократный сбой в работе цифрового компенсирующего устройства не приводит к мгновенному изменению частоты из-за интегрирующего свойства первого 14 и второго 15 фильтров.

УСГГРОЙСТВО ТЕРМОКОМПЕНСАЦИИ КВАРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащее управляемый кварцевый генератор, синхронизатор, тактовый генератор и последовательно соединенные термочувствительный генератор, счетчик адреса, буферный регистр, первый блок постоянного запоминания и цифроаналоговый преобразователь, при этом вькод тактового генератора подключен к управляющему входу синхронизатора и стробирзпощему входу счетчика адреса, первый и второй выходы синхронизатора соединены, соответственно с входом записи буферного регистра и управляющим входом счетчика адреса, отличающееся тем, что, с целью повьшення точности термокомпенсацни, в него введены последовательно соединенные первый управляемый делитель напряжения, первьп фильтр нижних частот и аналоговьш сумматор, выход которого подключен к управляющему входу управляемого кварцевого генератора, последовательно соединенные второй управляемый делитель напряжения и второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к второму входу аналогового сумматора, первый и второй элементы совпадения, выходы которых подключены к управляющим вхоS дам соответственно первого и вто(Л рого управляемых делителей напряжения, последовательно соединенные второй блок постоянного запоминания и преобразователь код-скважность , выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов совпадения, инвертор, выход которого подключен к второму о NU входу первого элемента И, коммутатор, первый и второй выходы которого соединены с информационными . СП входами соответственно первого и ел второго управляемых делителей напряжения, а вход которого подключен к выходу цифроанапогового преобразователя, при этом выход младшего разряда буферного регистра подключен к управляющему входу коммутатора, входу инвертора: и второму входу второго элемента совпадения, вход второго блока постоянного за- псминания подключен к выходу буферного регистра.