Кварцевый генератор Жаунерова Советский патент 1982 года по МПК H03B5/32 

( КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР ЖАУНЕРОВА

. 1 : Изобретение относится к радио.технике и может быть использовано в качестве источника высокостабильных колебаний. Известен кварцевый генератор, содержащий два транзисторных каскада и подключенный к нагрузке первого каскада кварцевый резонатор с тремя электродами, один из малых электро-. дов которого подключен к базе транзи тора второго каскада, выполненного п схеме эмиттерного повторителя, нагрузка которого подключена к базе транзистора первого каскада через ко денсатор tl Однако известный кварцевый генера тор обладает недостаточно высокой ст бильностью частоты генерируемых коле баний . Цель изобретения - повышение стабильности частоты генерируемых колебаний. Цель достигается тем, что в кварцевом генераторе первый каскад выпол нен по схеме эмиттерного повторителя, причем с его нагрузкой соединен общий электрод кварцевого резонатора, а с общей шиной - другой малый электрод. На чертеже дана принципиальная электрическая схема кварцевого генератора. Кварцевый генератор содержит первый и второй транзисторные каскады, выполненные по схеме эмиттерных повторителей Г и 2, кварцевый резонатор 3, нагрузки 4 и 5 первого и второго транзисторных каскадов соответственно, конденсатор 6, резисторы 7 и 8. Кварцевый .енератор работает следующим образом. Для возникновения генерации необходимо обеспечить баланс фаз и баланс амплитуд. Баланс фаз обеспечивается в предлагаемом генераторе соответствующим подсоедин16нием электродов кварцевого резонатора 3 к эмиттёрным повторителям 1 и 2. Амплитудное условие возникновения генерации обеспечивается следующим образом. Входной сигнал поступает на общий электрод кварцевого резонатора 3 другой электрод которого соединен с общей шиной. Таким образом, между общим электродом и одним малым электродом кварцевого резонатора 3, соединен ным со входом повторителя 2, сигнал практически равен сигналу на входе кварцевого резонатора 3 (потери в кварцевом резонаторе 3 минимальные, так как его входное и выходное сопротивления полностью согласованы с выходным и входным сопротивлениями эмит терных повторителей 1 и 2). Так как общий электрод кварцевого резонатора соединен с выходом эмиттерного повторителя 1, а не с общей шиной, то сигнал на нагрузке k и выходной сигнал кварцевого резонатора 3, синфазные и практически одинаковые по амплитуде, суммируются. Поэтому на вход эмиттерного повторителя 2 подается сигнал в два раза больший, чем он есть на выходе эмиттерного повторителя 1. Объяснить это можно и на эквиваленте кварцевого резонатора 3с тремя электродами, т.е. вместо него можно представить трансформат8)р, в котором один вйвод первичной обмотки и один вывод вторичной обмотки соединены вместе и с выходом эмиттерного повторителя 1. Таким образом, первичная обмотка трансформатора подключена к выходу эмиттерного повторителя и к общей шине. На вторичной обмотке индуктируется переменное напряжение, равное напряжению на нагрузке 4 (принимаем коэффициент трансформации равным 1). Так как вторичная обмотка, являющаяся источником сигнала, соединена последовательно с источником сигнала нагрузки i и соединена так что ее сигнал синфазен с сигналом на нагрузке 4, то сигнал между общей шиной и входом эмиттерного повторителя 2, с которым соединена вторичная обмотка трансформатора, будет в два раза больше по напряжению, чем он есть на выходе эмиттерного повторителя 1. Нагрузкой 5 эмиттерного повторителя 2 является делитель напряжения состоящий из резисторов 7 и 8, с кото рого сигнал положительной обратной связи через конденсатор 6 поступает на вход эмиттерного повторителя 1. Де литель напряжения нужен для того, чтобы уменьшить сигнал положительной обратной связи и исключить ограничение генерируемого сигнала. Причем сопротивление резистора 8 должно быть немного больше сопротивления резистора 7, чтобы напряжение положительной обратной связи было немного больше половины выходного напряжения эмиттерного повторителя 2, так как усиление эмиттерных повторителей 1 и 2 меньше единицы и еще есть незначительные потери в кварцевом резонаторе 3, т.е. для обеспечения амплитудного условия возникновения генерации необходимо, чтобы величина сопротивления резистора 8 была-больше величины сопротивления резистора 7. Как известно, коэффициент усиления по напряжению эмиттерного повторителя мало зависит от изменения напряжения питания и изменения температуры окружающей среды. Кроме того, а эмиттерном повторителе самая глубокая отрицатель- . ная обратная связь |3 1. Частота и амплитуда генерируемого сигнала в предлагаемом генераторе не изменяются при изменении напряжения ; питания более, чем в три раза, причем напряжение питания всегда должно быть больше двойной амплитуды сигнала генератора на его выходе. Если напряжение питания будет меньше, то сигнал генератора будет ограничен. Так как в генераторе отрицательная обратная связь (OOC)i часто.тный диапазон генератора не ограничен. Он зависит лишь от кварцевого резонатора 3 и типа активных элементов эмиттерных повторителей 1 и 2. В предлагаемом устройстве, в отличии от известного, введена глубокая ООС Р 1, благодаря.чему обеспечено постоянство уровня сигнала генератора, уменьшены нелинейные и частотные искажения, снижен уровень внутренних помех, расширен динамический диапазон транзисторных каскадов, улучшены фазовая и переходная характеристики на верхних частотах, поэтому предлагаемая схема генератора не нуждается в высокочастотной коррекции. Из изложеннбго следует, что изменение параметров активных элементов предлагаемой схемы и их нестабильность вносят относительно меньшее влияние на частоту генерирования, чем в известной схеме, и эта, влияние тем меньше, чем глубже отрицательная обратная связь.

Большое значение имеет составляющая нестабильности, связанная с зависимостью частоты кварцевого резонатора 3 от рассеиваемой в нем мощности. Уменьшать эту мощность можно только до некоторого целесообразного предела, так как при уменьшении рассиваемой на кварцевом резонаторе 3 мощности увеличиваются составляющие нестабильности частоты, связанные с активными элементами схемы.

Предлагаемая схема позволяет значительно снизить мощность рассеяния на кварцевом резонаторе 3 благодаря глубокой отрицательной связи и малом усилению эмиттерных повторителей 1 и 2, что, в свою очередь, приводит к еще более значительному уменьшению нестабильности частоты генератора.

Формула изобретения

Кварцевый генератор, содержащий два транзисторных каскада и подклюме

ный к нагрузке первого каскада кварцевый резонатор с тремя электродами., один из малых электродов которого подключен к базе транзистора Ьторого каскада, выполненного по схеме эмиттерного повторителя, нагрузка которого подключена к базе транзистора первого каскада через конденсатор, Ьтли чающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты генерируемых колебаний, первый кас кад выполнен по схеме эмиттерного повторителя, причем с его нагрузкой соединен общий электрод кварцевого резонатора, а с общей шиной - другой малый электрод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ярославский М.И. и Смагин А.Г, Конструирование, изготовление и применение кварцевых резонаторов, М., Энергия, 1971, с. 121, рис. k-Э (прототип),