Кварцевый генератор Советский патент 1982 года по МПК H03B5/32 

1

Изобрегение относится к расвотегшике и может использоваться в качестве источника высокостабильных колебаний.

По основному авт. св. № 758472 известен кварцевый генератор, содержащий последоватепьно соединенные первую активную часть, умножитель частоты, фильтр высокой частоты цепи механической гар МОНИКИ, смеситель, фильтр нижних частот, частотный дискриминатор, фзшкциональный преобразователь и элемент управления частотой, а также вторую активную часть, подключенную через фильтр вьюокой частоты цепи основной частоты к другому входу смесителя, при этом кварцевый резонатор подключен между первой и второй активными частями.

В основу компенсации температурных отклонений частоты в указ.анном кварцевом генераторе положена статическая схема регулирования, для которой в качестве датчика температуры используется свойство темперотурнсн-частотных характеристик (ТЧХ) кварцевого резшатора иэ 1ёняться по закону степенного ряда

,oeCt-to) 5 .c(i-t),

О0 температурные коэффициенты 1-го, 2-го и 3-го порядков )0ответственно для

кварцевого резгаатора с углом ориентации пластины кварца

. PJ 15to частота при YeMnepaтуре igi

ip - начальная темперагу ра (температура разложения);

20t - текущее значение температуры.

В этом случае возбуждение кварцевого резонатора одновременно на двух частотах позволяет провести идентификацию ТЧХ 3 моц колебаний на выходе часгогного криминатора и получить необхоплмую

цию регулирования, обеспечивающую статизм системы при возвецении температуры окружающей среды на генератор. Функциональный преобразователь в таком генераторе обесдачивает под чение заданной функции регулирования путем возцей ствия в квадрат и куб линейно измен5пощегося напряжения на выходе частотного аискримтшатора как отклик воздействующей внешней температуры- на кварце- вый резонатор n(4-V(t Гн.Ь ft 4- 4 -Uo L - K tt-to;-0, et--to;4-(-f08,g3 -/0 /t-to) где К - учитывает.неидентнчность ТКЧ кварцевого резонатора при возбужлении его на основной частоте и мехашгческих Недостатком известного кварцевого генератора является то, что статическая система регулиршания температуры, вы,полиеш1ая по указанному прийципу, не обеспечивает однозначного рег лирования температуры при выборе-to в экстремальной точке ТЧХ кварцевого резонатора. Этот недостаток вызывает необходимость расположения точки статирования с температурой -tp лищь на участке ТЧХ с монотонной зависимостью ухода частоты генератора от температуры, т.е. имеются интервалы температур , на которых изме- не.ние температуры близко к нулю и система не обеспечивает основных функций, следовательно, известное устройство не обеспечивает достаточно высокую стабильность частоты генерируемых колебаний в щироком диапазоне-температур. Цель изобретения ™ повышение стаби льнрсти частоты генерируемых колебаний в щироком диапазоне температур. Для дбстиже шя дели в известный кварцевый генератор дополнительно введе«ны последовательно соедине шые реверсивный счетчик, запоминающее устройсгво и цифр оан ало говый преобразователь, выход которого подключен к гфугому входу элемента управления частотой, блок синхршизаиии, формирователь временных ингервалов, первый и второй ключи, через когорые выходы фильтра высокой частоты цепи основной частоты и фильтра высокой частоты цепи механической гармсжгики под

чика, при этом соответствующие выходы блока синхронизации соединены с синхронизирующими входами запоминающего устройства, реверсивного счетчика и формирователя временных интервалов, вход которого подключен к выхос фильтра вьюокой частоты цепи основной , а вьгдис- Ключены соответственно к вычитающему и функ- суммирующему вхоаам реверсивного счет934568 4 ходы - к управляющим входам Ключей. На чертеже представлена структурная электрическая cXieMa кварцевого генератора. Кварцевый генератор содержит первую вторую 2 активные части, кварцевый резонатор 3, элемент 4 управления частой, умножитель 5 частоты, фильтры 6 и 7 высокой частоты цепей механической гармониш и основной частоты, смеситель 8, фильтр 9 нижних частот, частотный дискриминатор 10, функциональный преобразователь 11, блок 12 синхршизации, ключи 13 и 14, реверсивный счетчик 15, запоминающее устройство 16, цифроаналоговый преобразшатель 17 и формирователь 18 временных интервалов. Кварцевый генератор работает следутощим образом. Активная часть 2 обеспечивает усло ие баланса амплитуд и фаз генератора для рснсеной частоты (Ш-ой механической гармоники кварцевого резонатора 3, активная часть I - для и -ой механичесКОЙ гармоники (температурной моды Kt лебаний. При этом умножитель 5 частоты обеспечивает коэффициент умножения близкий либо равный К -. Выходы фильтров 6 и 7 связаны со входами смесителя 8, на выходе которого выделяется . сигнал разностной частоты с последующей его фильтрацией фильтром 9 нижних частот. Коэффициент умножения К умножителя 5 частоты выбран таким, чтобы на выходе смесителя 8 обеспечивался необходимый интервал относительного изменения разностной частоты в заданном диапазоне компенсируемых температур. К выходу фильтра 9 подключен вход частотного рискриминатора 10, .выходной сигнал которого изменяемся пропорционально лине иной части выражения (2). В функциовальком преобразователе ll линейный сигаал подвергается обработке (возведение в квадрат и куб, cyммиpceaниe и поступает на вход э;юмента 4 основной моды кошбаний генератора, тем самым создавая измене1ше ее частоты, обратное девиащш от температуры в за данном температурном диапазоне. Одновременно с выходов фильтров 6 и 7 сигналы основной частогы и температурной моды колебаний поступают через ключи 13 и 14 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 15, выполняющего роль знакового ус тройства. Управляющие входы ключей 13 и 14 подключены к выходам формирователя 18, связанного с выходом цепи возбуж.дения основной частоты колебаний через |фильтр Тис выходом блока 12 синхршиз .зации. Длительность двух, следующих друг за другом импульсов, с выходов формирователя 18 подобрана таким образом, чтобы обеспечивалось правильное формирование кодов адресе, т.е. когда минимальному значению частоты температурной мо ды колебаний соответствует первый адрес массива данных по компенсации, храняишхся в запоминающем устройстве 16, адресные входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 15, а информациснные выходы ко входам цифрс аналогового, преобразователя 17, Запуск формирователя 18 осуществляется по сиг налу с выхода блока 12 синхронизации. Каждое информационное слово, хранимое в запоминающем устройстве 16, представляет собой двоичный код, который при подаче на вход цифроаналогового преобразователя 17, апределяет сигнал на его выходе, связанном с элементом 4, ком пенсиг ющий уход частоты основной моды Колебания, являющейся результатом одно- значносрги регулирования в области акстре мумов ТЧХ, неточности определения коэффициента dQg,, tlQ , CQ для серии кварцевых резонаторов по отношению к оптимальным, конечности аппроксимации ТЧХ кварцевого резонатора 3 в виде (1). flo сигналам блока 12 синхригазашш ре- версивный счетчик 15 устанавливается в исходное состояние и запускается форитеро ватель 18, первый импульс с вьрсода кото рого открьюает ключ 13, разрешая прохождение сигнала с выхода (|ильтрй 6 тем пературной моды колебаний на суммирующий вход реверсивного счетчика 15. Второй импульс открывает ключ 14, разрешая прохождение сигнала с вьрсода фильтра 7 на вычитающий вход реверсивного счетчика 15. Посла окшчания действия второгх импульса с формирователя 18 на выхоце реверсивного счетчика 15 усганавливается код адреса, соответствующий данной температуре окружающей среды. По команде обращения к запоминающему устройству 16, сформированной блоком 12 синхронизации, на вход цифроаналогового преобразователя 17 поступает код, определяющий сипнал на выходе, который компенсирует уход частоты основной моды колебаний, обусловленный ошибкой управления на выходе функционального преобразователя II. В предлагаемом кварцевом генераторе обеспечивается регулирование температуры при выборе -to в области экстремумов ТЧХ кварцевого резонатора 3, что позволяет свести к минимуму, температурно-динамический коэффвдиент частоты в широком диапазоне рабочих температур, кроме того, устройство позволяет достигнуть любой, наперед заданной стабильности частоты при изменении температуры, что вызывает лишь необходимость наращивания объема запомиминающего устройства. В этом случае нет необходимости всякий раз подбирать коэ фициенты ,, 06 отношению к oптимaльны, что очень важно при крупносерийном выпуске кварцевых генераторов. Формула изобретения Кварцевый генератор по авт. св. № 758472, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты генерируемых колебаний в широком диапазоне температур, в,него дополнительно введены последовательно соединенные реверсивный счетчик, запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подклю- . чен к другому входу элемента управления частотой, блш синхронизации, формирователь временных интервалов, первый и второй ключи, через которые выходы фильтра высокой частоты цепи основной частоты и фильтра высокой частоты цепи механической гармоники подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, при этом соответствующие выходы блока синхронизации соединены с синхронизирую ющими входами запоминающего устрой- ства, реверсивного счетчика и формирователя временных интеЕжалов, вход которого подключен к выходу фильтра высокой частоты цепи основной частоты, а выходы - к управляющим входам ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 758472, кл. Н 03 В 5/32, 12.04.78 (прогогипЬ