Регулятор температуры для эталонного кварцевого генератора Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к радиоэлек ронике и может быть использовано в высокостабильных кварцевых генераторах с повышенной спектральной чистотой выходного колебания, а также в другихiэкономичных по потребляемой мощности приборах, в которых требует ся поддерживать температуру с .высокой точностью. Известен регулятор температуры, содержащий автогенератор, термодатчи детектор,усилитель, исполнительное устройство и дифференциальный трансформатор 1 . Однако точность работы такого рег лятора и кратковременная стабильност частоты стабилизируемого.генератора недостаточны. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор температуры, содержащий датчик температуры ( эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резон тором, автогенератором с температурным кварцевым резонатором, преобразователь Л смеситель ), детектор, широтно-импульсный модулятор, усилител и нагреватель 2. в термостатах для кварцевых резонаторов, в которых используете такой принцип регулирования температуры, с целью уменьшения камеры термостатирования резонаторы обычно размещены в одном баллоне. При этом два генератора влияют друг на друга, как две колебательные (маятниковые) системы, с одной стороны, а с другой - через преобразователь. На спектральный состав выходного колебания оказывает влияние и широтно-импульсный модулятор. Все это снижает кратковременную стабильность частоты прецизионного автогенератора и ухудшает параметры системы регулирования температуры. При размещении кварцевого резонатора с большим температурным коэффициентом в отдельном баллоне размеры камеры тепла резко увеличиваются, что приводит к увеличению влияния окружающей Температуры на камеру термостатирования или увеличению потребляемой мощности, а также к снижению точности работы термостата. Широкому примене нию и распространению такие регулятрры температуры обязаны основному их достоинству - отсутствию практически уходов точки термостатирования при многолетней работы Цель изобретения - повышение эко номичности и точности .регулятора те пературы. / Поставленная цель достигается те что регулятор температуры для этало ного кварцевого генератора содержит последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резонатором, фазовый дете тор, усилитель и нагреватель, а так температурный кварцевый резонатор, причем вход температурного кварцево го резонатора подключен к выходу эт лонного автогенератора с прецизионн кварцевым резонатором, а выход - к другому входу фазового детектора. Кроме того, между выходом эталон ного автогенератора с прецизионным кварцевым резонатором и входом темп ратурного кварцевого резонатора вкл чен умножитель частоты. На чертеже показана схема регуля тора. Предлагаемый регулятор температу ры содержит эталонный автогенератор 1 с прецизионным кварцевым резонатором 2, температурный кварцевый резонатор 3, фазовый 4, усилитель 5, нагреватель 6. При этом эталонный автогенератор 1 с пр цизионным кварцевым резонатором 2 соединен с первым входом фазового детектора 4 непосредственно, а со вторым его входом - через тe fflepaтурный кварцевый резонатор 3, выход которого является выходом устройства. Выход детектора 4 через усилитель 5 соединен с нагревателем б. Регулятор работает следующим образом. Температурный кварцевый резонатор 3 под влиянием температуры изме няет свою центральную частоту относительно частоты эталонного автогенератора 1 с прецизио 1ным кварцевым резонатором 2, и, следовательно изменяется фазовый сдвиг сигналов на входах фазового детектора 4. На выходе фазового детектора 4 возникает напряжение (сигнал ошибки, которое после усиления в усилителе 5 изменяет мощность, вьщеляемую нагревателем 6 таким образом, чтобы восстановить тепловое равновесие т.е. равенство частоты эталонного автогенератора 1 и центральной частоты полосы пропускания температурного кварцевого резонатора 2. При номинальной температуре частота эталонного автогенератора 1 и центральная частота полосы пропус кания температурного кварцевого резонатора 3 совпадают, фазовый сдвиг напряжений на входах фазового детек тора отсутствует. -В этом случае регулятор температуры либо не работае (в термостатах, использующих эффект Пельтье), либо выделяет тепловую мощность, необходимую лишь для поддержания теплового равновесия. Это соответствует установившемуся режиму, когда происходят небольшие флуктуации мощности подогрева вокруг значения, при котором мощность, выделяющаяся в нагревателе, равна мощности., рассеиваемой термостатом в окружающее пространство. Температурный кварцевы резонатор выполняет одновременно и роль узкополосного фильтра. Колебание эталонного автогенератора, усиленного его буферными усилителями, проходит через этот узкополосный фильтр и приобретает повышенную спектральную чистоту. Между выходом эталонного автогенератора и входом температурного кварцевого резонатора с целью повышения точности, может включаться умножитель частоты. Предлагаемое решение в отличие от прототипа, обеспечивает сокращение размеров камеры тепла так как резонаторы располагаются в общем баллоне, а следовательно, в общем термостатированном объеме, при этом точность может достигать, тысячных долей градуса; исключение преобразователя и широтно-импульсного модулятора , устранение взаимного влияния автогенераторов с прецизионным и температурным кварцевыми резонаторами, так как автогенератор с температурньлм кварцевым резонатором исключается. При этом температурный кварцевый резонатор выполняет две функции: датчика температуры и узкополосного кварцевого фильтра. Такое решение, с одной стороны, обеспечивает высокую точность поддержания температуры за счет большой крутизны фазовой характеристики узкополосного фильтра, а с другой - исключает необходимость в применении для высокостабильных кварцевых генераторов отдельно изготовляемых дорогостоящих кварцевых фильтров, стоимость которых, особенно термостатированных, примерно равна стоимости прецизионных-термостатированных кварцевых генераторов. Кроме того, относительная спектральная плотность шумов эталонного автогенератора может быть снижена на 10--20 дБ относительно свободного генератора. Формула изобретения 1. Регулятор температуры для эталонного кварцевого генератора, соержащий последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным Кварцевым резонатором, усилитель и нагреватель, а также тсмпературньой кварцевый резонатор. Фазовый детектор.

отличающийся тем, что с целью повышения экономичности и точности регулятора температуры, вход температурного кварцевого резонатора подключен к выходу эталонного автогенератора с прецизионным кварце вым резонатором, а выход - к другому входу фазового детектора.

2. Регулятор температуры по п.1, отличающийся тем, что между выходом эталонного автогенера-.

тора с прецизионным кварцевым резонатором и входом температурного кварцевого резонатора включен умножитель частоты.

Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 295117, кл.С 05 D 23/19, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 286368, кл. G 05 D 23/20, 1979 (прототип).