Генератор Советский патент 1983 года по МПК H03L7/00 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах стабилизации частоты.

Известны генераторы, содержащие управляемый генератор, термодатчик, преобразователь кодов и цифро-аналоговый преобразователь. Термодатчик определяет температуру окружающей среды и в виде цифрового кода подает измеренное значение на вход преобразователя кодов. Б преобразователе кодов хранится форма температурно-частотной характеристики (ТЧХ) кварцевого резонатора управляемого генератора. На выходе преобразователя кодов формируется код компенсирующей функции, который при помощи цифро-аналогового преобразователя преобразуется в управляющее напряжение, подаваемое на вход управляемого генератора 1)..

Однако данные генераторы имеют невысокую стабильность частоты колебаний, поскольку в них не учитываются темйературно-динамические явления в кварцевых резонаторах.

Также известен генератор, содержащий термодатчик и последовательно соединен(54) ГЕНЕРАТОР

ные опорный генератор, смеситель,, первый фильтр нижних частот, фазовый детектор, второй фильтр нижних частот, усилитель и управляемый генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, вторым

5 входом смесителя и входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу фазового детектора, а также первый преобразователь кодов, выход которого подключен к

Q управляющему входу делителя с переменным коэффициентом деления, и счетчик, вход которого соединен с выходом термодатчика.

Термокомпенсация осуществляется из15 менением коэффициента деления делителя частоты с переменным коэффициентом деления. Коэффициенты деления определяются экспериментально для каждой темпёратрной точки в рабочем интервале температур при настройке генератора и хранятся в преобразователе кодов 2.

Однако известный генератор не учитывает температурно-динамические явления в кварцевом резонаторе опорного генератора при резких перепадах температуры окружающей среды, что снижает стабильность частоты выходных колебаний.

Цель изобретения - повышение стабильности частоты при нестационарных тепловых воздействиях.

Для достижения указанной цели в генератор, содержащий термодатчик и последовательно соединенные опорный генератор, смеситель, первый фильтр нижних частот, фазовый детектор, второй фильтр нижних частот, усилитель и управляемый генератор, выход которого соединен со входом первого делителя частоты. Вторым входом смесителя и входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу фазового детектора, а также первый преобразователь кодов, выход которого подключен к управляющему входу делителя с переменным коэффициентом деления, и счетчик, вход которого соединен с выходом термодатчика, между выходом счетчика и входом первого преобразователя кодов введены последовательно соединенные коммутатор, второй преобразователь кодов и сумматор, а также введен второй делитель частоты, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, к второму входу сумматора подсоединен второй выход коммутатора, при этом счетчик выполнен в виде реверсивного счетчика, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с npjfMbiM и инверсным выходами второго делителя частоты.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит опорный генератор 1, термодатчик 2, смеситель 3, первый фильтр 4 нижних частот, фазовый детектор 5, второй фильтр 6 нижних частот, усилитель 7, управляемый генератор 8, делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 9, счетчик 10, первый преобразователь 11 кодов, первый делитель 12 частоты, коммутатор 13, второй преобразователь 14 кодов, сумматор 15, второй делитель 16 частоты.

Генератор работает следующим образом.

Частоты колебаний опорного генератора 1 и управляемого генератора 8 смешиваются в смесителе 3. Первый фильтр 4 выделяет их разностную частоту, которая подается на первый вход фазового детектора 5. На второй вход фазового детектора 5 поступает поделенная в N раз ДПКД 9 частота колебаний управляемого генератора 8. Сигнал с выхода фазового детектора 5 фильтруется вторым фильтром 6 и через усилитель 7 изменяет частоты управляемого генератора 8 до тех пор, пока сигнал разбаланса не будет равен нулю.

Коэффициент деления N ДПКД 9 выбирается таким, чтобы выполнялось равенство

fon (t)

вых

где Ln ()

частота опорного генератора 1, зависящая от температуры;

вых - выходная частота управляемого генератора 8.

Выходная частота термодатчика 2 поступает на вход счетчика 10. Временной интервал, в течение которого производится

подсчет импульсов, с выхода термодатчика 2 формируется из выходных колебаний управляемого генератора 8 при помощи первого делителя 12 частоты и второго делителя 16 частоты. Счетчик 10 выполнен в виде реверсивного счетчика. Если коэффи циент деления делителя 12 частоты равен М, тогда в течение времени M/fgb,;p, на входе сложения счетчика 10 присутствует высокий потенциал и счетчик 10 работает в режиме суммирования поступающих на его сигнальный вход импульсов с выхода термодатчика 2.

В течение следующего интервала времени входе вычитания счетчика 10 присутствует высокий потенциал и счетчик

10работает в режиме вычитания поступающих импульсов. Второй делитель частоты 16 служит для того, чтобы сформировать симметричный временной интервал для сложения и вычитания. После окончания суммирования в счетчике 10 хранится код, соответствующий температуре окружающей среды. После окончания вычитания в счетчике 10 остается код, соответствующий разнице кодов температур между измерением в режиме сложения и режиме вычитания, т. е. величина, пропорциональная скорости изменения температуры. После окончания операции суммирования значение, записанное в счетчике 10 передается на первый вход сумматора 15 и хранится в ячейках его памяти. После окончания операции вычитания значение разности подается через коммутатор 13 на второй преобразователь 14 кодов, формирующий поправку к компенсирующей функции, определяемую скоростью изменения температуры. Эта поправка подается на второй вход сумматора 15. С приходом кодовой комбинации на второй вход сумматора 15 сумма значений, поданных на его первый и второй входы передается на вход первого преобразователя

11кодов, который определяет коэффициент деления ДПКД 9.

Требуемые коэффициенты деления при различных температурах и скоростях изменения температуры определяются экспериментально в процессе настройки генератора. Если температура между двумя отсчетами не изменилась, то второй преобразователь 14 кодов формирует нулевую поправку и коэффиент деления ДПКД 9 не отличается от коэффициента деления, определенного при настройке генератора в условиях медленного изменения температуры.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет улучшенные динамические характеристики, поскольку в нем производится учет скорости изменения температуры, что позволяет уменьшить время установления выходной частоты генератора при резких изменениях температуры окружающей среды и стабильность при нестационарных тепловых воздействиях. Формула изобретения Генератор, содержащий термодатчик и последовательно соединенные опорный генератор, смеситель, первый фильтр нижних частот, фазовый детектор, второй фильтр нижних частот, усилитель и управляемый генератор, выход которого .соединен с входом первого делителя частоты, вторым входом смесителя и входом делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу фазового детектора, а также первый преобразователь кодов, выход которого подключен к управляющему входу делителя с переменным коэффициентом деления, и счетчик, вход которого соединен с выходом термодатчика, отличающийся етл, что, с целью повыщення стабильности частоты при нестационарных тепловых воздействиях, между выходом счетчика и входом первого преобразователя кодов введены последовательно соединенные коммутатор, второй преобразователь кодов и сумматор, а также введен второй делитель частоты, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, к второму входу сумматора подсоединен второй выход коммутатора, при этом счетчик выполнен в виде реверсивного счетчика, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго делителя частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Прак и др. Система температурной компенсации ухода частоты на основе цифровых интегральных микросхем для задающих генераторов. «Электроника, 1972, № 17, с. 63-66. 2.Warwic G. А digital technique for temperature Compensation of crystal oscillators. «Proc. Conf. Radio Receivers and Assoc Syst Southampton. London, 1978, 207-216 (прототип).