Кварцевый измерительный генератор Советский патент 1990 года по МПК H03B5/32 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при измерении параметров кварцевых резонаторов.

Цель изобретения г сокращение времени установления колебаний и повышение точности измерения динамического сопротивления кварцевого резонатора,

На чертеже приведена структурная электрическая схема кварцевого измерительного генератора.

Кварцевый измерительный генератор содержит усилитель 1, управляе- шй ключ 2, четырехполюсник 3 с кварцевым резонатором, формирователь 4 импульсов, компаратор 5, регистр 6 сдвига, измерительный блок 7, содержащий счетчик 8 импульсов, инди- катор 9, делитель 10 частоты, форми- рователь 11 сигналов обнуления и .элемент 12 совпадения. Четырехполюсник 3 содержит кварцевый резонатор 13,

Генератор работает следующим образом.

Б исходном состоянии управляемый ключ 2 открыт сигналом низкого уровня поступающим с выхода второго разряда регистра 6, поэтому сигнал с выхода усилителя 1 одновременно поступает на входы четырехполюсника 3, формирователя 4 и компаратора 5. В результате малого сдвига фазы и избы- точности коэффициента усиления усилителя 1 происходит самовозбуждение на частоте, определяемой четырехполюсником 3. Усилитель 1 имеет строго нормированный и стабильный коэффит циент усиления, определяющий предельное значение измеряемого динамического сопротивления кварцевого резонатора четырехполюсника 3. Сигнал с выхода усилителя 1, поступивший на вход формирователя 4, преобразуется в импульсы, причем фронт и спад последних совпадает q моментами отсут - ствия тока через кварцевый резонатор 13. Этот же сигнал поступает на вход компаратора 5, который в течение одного периода производит сравнение амплитудного значения тока через кварцевый резонатор 13 с постоянным опорным напряжением и вырабатывает импульсный сигнал. Этот импульсный сигнал поступает на информационный вход регистра 6, на синхронизирующий вход которого подаются импульсы с выхода формирователя 4. При этом происходит запись информации высокого уровня в первый разря регистра 6, а на следующем такте - перезапись ее во второй разряд регистра 6. Высокий уровень сигнала с выхода второго разряда регистра 6, поступающий на управляющий вход управляемого ключа 2, закрывает его, а низкий, наоборот, открывает. Низкий уровень на выходе регистра 6 формируется, если амплитуда напряжения на входе компаратора 5 менее установленного значения.

Таким образом, восполнение потерь энергии на динамическом сопротивлении кварцевого резонатора 13 происходит через открывающийся и закрывающийся управляемый ключ 2 в моменты прохождения синусоидальным сигналом тока нулевого значения в виде поступления на вход четырехполюсника 3 одного или нескольких периодов синусоидального напряжения нормированного уровня. Разрешение на восполнение потерь энергии через управляемый ключ 2 поступает с регистра, 6 со сдвигом на один период частоты - сравнения амплитудного значения тока с опорным напряжением в компараторе 5. При этом из-за большой разницы в уровне выходного сигнала усилителя 1 и высокой чувствительности компаратора 5 импульсная модуляция выходного сигнала минимальна.

Измерение сопротивления кварцевого резонатора 13 производится путем подсчета числа периодов п частоты возбуждения, соответствующих открытому управляемому ключу 2, в течение временного интервала, формируемого делителем 10 из периодов указанной частоты. Соотношение между К- и п выводится, исходя из следующих условий: амплитуда тока через кварцевый резонатор 13 поддерживается постоянной; амплитуда напряжения (UMCUC) равна амплитуде напряжения на кварцевом резонаторе 13 при замкнутом управляемом ключе 2.

Энергия, рассеиваемая кварцевым резонатором 13 за N периодов, определяется формулой

W. -|- Ip R TN, (1)

г f. , 4

где I. - ток, протекающий через квар цевый резонатор 13;

f

т 515

Wn - энергия, рассеиваемая кварцевым резонатором 13; период частоты возбуждения кварцевого резонатора. Рассеиваемая кварцевым резонатором 13 энергия восполняется путем подключения к нему напряжения UMQKc в течение п периодов. Это выражается формулой

Wr 4 UM«c VT n

R

(4)

где W - восполняемая энергия.

Стационарный режим работы определяется равенством

W,p- Wr.(3)

Тогда из формул (1)-(3) определяе ся

UJMUC ( п 1р N

Входящие в формулу (4) величины UMaK, 1р и N являются постоянными, а число п подсчитывается счетчиком 8 и отображается индикатором 9. При увеличении числа N разрешающая спосо ность измерения сопротивления растет

Выходной сигнал формирователя 11 обеспечивает обнуление счетчика 8 в начале периода обнуления.

Элемент 12 совпадения выполняет функции управляемого по двум входам ключа, включенного в цепи счетных импульсов.

Формула изобретения

1.Кварцевый измерительный генератор, содержащий последовательно соединенные усилитель и четырехполюсник

5

20

735256

с кварцевым резонатором, управляемый ключ, компаратор, измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени установления колебаний, введены формирователь импульсов и регистр сдвига, выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа и

JQ к первому входу измерительного блока, при этом формирователь импульсов включен между выходом усилителя и входом синхронизации регистра сдвига, компаратор включен между выходом

15 усилителя и информационным входом регистра сдвига, управляемый ключ включен между выходом усилителя и входом четырехполюсника с кварцевым резонатором, второй вход измерительного блока подключен к выходу регистра сдвига.

2.Генератор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения динамического сопротивления кварцевого резонатора, измерительный блок содержит последовательно соединенные делитель частоты, элемент совпадения, счетчик импульсов и индикатор, а также формирователь сигнала обнуления, который включен между выходом делителя частоты и входом установки счетчика импульсов, при этом второй вход элемента совпадения объединен с входом делителя частоты и является первым входом измерительного блока, а третий вход элемента совпадения является вторым входом измерительного блока.

40

-25

30

35

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при измерении параметров кварцевых резонаторов. Цель изобретения - сокращение времени установления колебаний и повышение точности измерений динамического сопротивления кварцевых резонаторов. Кварцевый измерительный генератор содержит усилитель 1, управляемый ключ 2, четырехполюсник 3, формирователь 4 импульсов, компаратор 5, регистр 6, измерительный блок 7, счетчик 8, индикатор 9, делитель 10, формирователь 11 и элемент совпадения 12. Четырехполюсник 3 содержит кварцевый резонатор 13. В исходном состоянии управляемый ключ 2 открыт сигналом с регистра 6, при этом сигнал с выхода усилителя 1 одновременно поступает на входы четырехполюсника 3, формирователя 4 и компаратора 5. Высокий уровень сигнала с регистра 6 закрывает управляемый ключ 2, а низкий - открывает. При этом низкий уровень на выходе регистра 6 формируется, если амплитуда напряжения на входе компаратора 5 менее установленного значения. Таким образом, восполнение потерь энергии на динамическом сопротивлении кварцевого резонатора 13 происходит через управляемый ключ 2, коммутируемый в моменты прохождения синусоидальным сигналом нулевого значения в виде поступающих на вход четырехполюсника 3 одного или нескольких периодов синусоидального напряжения нормированного уровня. 1 ил.

Редактор Н.Рогулич

Составитель В.Рудай

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 1646

Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное