Измеритель параметров кварцевых резонаторов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/00 

1

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может йлть использовано при разрабртке и про-, иэводстве кварцевых резонаторов.

Известно устройство, содержащее электронно-управляемый генератор, четырехполюсник, амтшитудный детектор, пороговое устройство, триггер и индикатор 1.

Устройство обеспечивает измерение частоты экстремума динамической ветви кварцевого резонатора. Частота экстремума менее предпочтительна в метрологическом отношении, Кроме того мало быстродействие измерительного прибора, ограничиваемое постоянной времени кварцевого резойатора, .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель параметров кварцевых резонаторов 2, содержащий каскадно .fcoeдиненные электронно-упраэляез ый генератор, четырехполйсник с измеряемым кварцевым резонатором, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, фазовый детектор и интегратор выход которого подключен к входу управления частотой генератора«Кроме того в устройство входит генератор низкой частоты, один выход которого соединен с входом управления частотой генератора, а другой - с вторым входом фазового детектора. В основе работы прибора лежит частотная модуляция частоты генератора, преобразование его на кварцевом резонаторе в амплитудную модуляцию

0 и индикация фазы огибающей амплитудно-модулированного сигнала.

Недостатком известного измерителя параметров кварцевых резонаторов является недостаточная

5 измерения, обусловленная тем, что схема обеспечивает измерение частр.ты экстремума модуля-импеданса динамической ветви, в то время как необходимо измерять резонансную Час0тоту динамической ветви, то есть частоту, на которор импеданс динамической ветви имеет нулевую фазу. Между этими характерными 4acTOTauvm есть существенная разница (на час5тотах порядка 100 М1ц) , что и определяет погрешность измерения. При несимметричной кривой модуля импеданса динамической ветви результат измерения зависит от величины деви0

.аций частоты, что вносит дополнительную norpaiiHocTb s- «5v.-- -«° --V Кроме того извёст 1Ое устройство имеет малое 6ыс родёйствие и устойчивость системы автоматической подстройки частоты. Это обусловлено тем, что период должен быть 1брльше;;прстоянной времени измёрйемого кварцевого рёэбиатЬра,:в связи с чем частота модулируюмего оиг7н л а не может превьлшать 100 Гц.Дпя фильтрации .такой частоты необходимы фйЛйтры с бсхльшой гюетояннбй врёме Нй, что снижает &лстродействйе и способность отрабатывать помехи. Как правило, такие приборы для резонаторов с большой добротностью

имеют паразитное возбуждение на частоте, в несколько раз меньшей частоты модуляции, вследстще чего

; 1 си ст ема автомат ич ее кой подстроййи частоты поддерживает среднюю часто ту гёнёрагора в стороне от экстрёмума, что вызывает дополнительную iibripeiiiHocTb измерения. ПоэКспёриментальньгм данным ди апазон частрт приборой по Этой схеме ограничен снизу величиной порядка 10 МГц.

Целью изобретения является повыГ71;:шеИиё-точности измерения.

Цель достигается тем, что в измеритель параметров кварцевых резонаторов, содержаьдих последовательно соединённые электронно-управляемый генератор гармонических сигналов,че р {5ёхпс1люсник с измеряек«йМ кварЦё-вым резонатором, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, фазовый детектор, выход которого сое динеа с входом управления частотой электронно-управляемого refireiprsfOpa гармонических сигналов,а также мо- , дулируюгций генератор прямоугольных сигналов, выход которого соедалер с входом фазового 3ietek 8jpW7 S%лен 64IOK электронного управления рёакГтивн1ам э л ёмён т ом четыреХ п длюс ннка, вход которого подключен к второму выходу модулирующего генератора, а выход - к второму входу

четырехполюсника. ;

Йа чертеже представлена структурна:я схема измерителя параметров кварцевых резонаторов, содержащего электронно-управЛяёШ) генератор. 1 гармонических сигйалов, сигнал ;7 ;2 торого Ибстуш;е г аГЧёта1реШол;юсник 2 с йЪмеряемЕлМ кварцевым резонатором. С выхода четырехполюсника Сигнал поступает накаскадно соёди- ненйые амплитудный детектор 3, усиг литель низкой частоты 4 и фазовый Sefiiftop 5. На второй вход фазового детектора пЬетупаёт здайай сМодулирующего генератора б пряиоугрль; ных сигналов. С друг-рто;Ш бда этого генератора сигнал поступает на вход блока 7 электронного управления реактивныг- элементом чеТЕфёх728091

полюсника. Выход фазового детектора через интегратор 8 соединен с входом управления часаотой тлектронно-управляемого генератора гармонических сигналов.

Устройство работает следующим образом. . ,, .,.. - Йа вход четырёхполюсника 2, например мостового, поступает сигнал с частотой, неско.пько меньиёй частотй кварцевого резонатора, на которой его импеданс представляет собой статическую емкость кварцевого резонатора. С модулирующего генератора б прямоугрльных сигналов поступает сигнал, изменяющий реактивное сопротивление одного из плеч моста на определенную величину. Балансировкой моста можно добиться такого положения, при котором напряжение на выходе четырехполюсника Одинаково при обоих полупериодах сигнала модулирующего генератора. Такое положение соответствует состоянию баланса моста. После этЬго Перестройкрй частоты управляемого генератора гармонических сигналов вводят частрт;у в зрну резонансной кривой кварцевого резонатора.

Если на данной частоте импеданс кварцевого резонатора отрицателен, частрта сигнала меньше резонансной частрты кварцевого резонатора, увеличение реактивности в одном из полупериодов приводит к увеличению выходного уровня моста по сравнению с другим полупериодом. Если импеданс кварцевого резонатора Положителен, то есть частота сигнала больше резонансной частоты кварцевого резонатора, то увеличение выходного уровня моста по сравнению с вторым полупериодом Обусловлено уменьшением реактивности.

Таким образом, в зависимости от сортношения частОт сигнала и р.езонансной частоты измеряемого кварцевого резонатора изменяется фаза огибающей выходного сигнала. Далее этот сигнал поступает на усилитель низкой частоты и далее на фазовый детектор, где вырабатывается сигнал постоянного тока с полярностью, сортэетствующей перестройке частоты Генератора в сторону резонансной частоты кварцевого резонатора.

Формула изобретения

Измеритель параметров кварцевых резонаторсэв, содержащий последовательно соединенные электронно-управляемый генератор гармонических отгнйлов, четырехпрлюсник с измеряеMQiM кварцевым резонатором, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, фазовый детектор, выход которого соединен с входом ynpaBnefTHH частотой электронно-управляемого генератора гармонических сигналов, а также модулируюдай генератор прямоугольных сигналов, выход которого соединен с входом фазового детектора, отличаюцийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен блок электрЬиного управления реактивным элементом четырехполюсника, вход которого

подключен к второь выходу модули рующего генератора, а выход - к второму входу четырехполюсника.

Источники информации, принятые во внимание пр« экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР .№ 460510, кл. G 01 П 23/00,

2.VV.V.St.ckeana.Technignee Ьг the rneaeurment о С уЛо-в рогаплеЬ Vlarconl ev,etru«,oiV.on,