Кварцевый генератор

Союз Советскии

Соцкалкстическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()934568 (6l ) Дополнительное к авт. свид- ву N 758472 (22) Заявлено 03.0 9.80 (2) ) 2976650/18-09 с присоединением заявки РЙ(23) ПриоритетОпубликовано 07.06.82. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 10,06.82 (51) M. Кл.

Н 03 В 5/32 фвударетееииьй комитет

СССР ао делам изабретеиий и открытий (53) УДК 621. .373.5 (088.8) Ю. С. Иванченко (72) Автор изобретения

Новороссийское высшее инженерное морское учили (71) Заявитель (54) КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к ра диотехнике и может использоваться в качестве источника высокостабильных к олебаний.

По основному авт. св. No. 758472 иэвестен кварцевый генератор, содержащий последовательно соединенные первую активную часть, умножитель частоты, фильтр высокой частоты цепи механической гармоники, смеситель> фильтр нижних частот, частотный дискриминатор, функциональный преобразователь и элемент управления частотой, а также вторую активную часть, подключенную через фильтр высокой час тоты цепи основной частоты к другому вхопу смесителя, при этом кварцевый резонатор подключен между первой и второй активными частями.

В основу компенсации температурных отклонений частоты в указ,вином кварцевом генераторе положена статическая схема регулирования, для которой в качестве датчика температуры используется свойство температурно-частотных харак2 теристик (ТЧХ) кварцевого резонатора изменяться по закону степенного ряца

g(t) =f («+с« (t-t l+

+ Ь„8(««о) с (+-« )«} где с ° ст и Сс - температурные козфов фициенты 1-го, 2-го и 3-ro порядков ñoответственно для кварцевого резонатора с углом ориентации пластины кварца

- частота при гемпературе ттю ф, - начальная температу ра (температура разложения);

- текущее значение температуры.

В этом случае возбужцение кварцевого резонатора оцновременно на цвух частотах позволяет провести идентификацию ТЧХ

3 9345 мод колебаний на выходе частотного дискриминатора и получить необходимую функцию регулирования, обеспечиваюшую статизм системы при возведении темпера-туры окружающей среды на генератор.

Функциональный преобразователь в таком генераторе обеспечивае r получение заданной функции регулирования путем воздеВ» ствня в квадрат и куб линейно изменяющегося напряжения на выходе частотнаго 0 дискриминатора как отклик воздействующей внешней температуры- на кварцевый резонатор

1 где К, — учитывает. неидентичность ТКЧ >о ! кварцевого резонатора при возбужлении его на основной частоте и механических гармониках (1).

Недостатк ом известного кварцевого генератора является то, что статическая система регулирования температуры, вы,полненная по указанному принципу, не обеспечивает однозначного регулирования температуры при выборе 4о в экстремальной гочке ТЧХ кварцевого резонатора.

Этот недостаток вызывает необходимость расположения точки статирования с температурой Cо лишь на участке ТЧХ с монотопнОй зависимОстью ухода частОты 1 е нератора or температуры, т.е. имеются интервалы температур, на которых изме-: нение температуры близка к нулю и система не обеспечивает основных функций, следовательно, известное устройство не обеспечивает достаточно высокую стабильность частоты генерируемых колебаний в широком диапазоне температур.

Hemь изобретения - повышение стабильности частоты генерируемых колебаний

4 в широком диапазоне температур.

Для достижения цели в известный кварцевый генератор дополнитек но введены последовательно соединенные реверсивный счетчик, запоминающее устройс во и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к другому входу элемента управления частотой, блок 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 синхронизирующими входами запоминающего уст« ройства, реверсивного счетчика и формирователя временных интервалов, вход ко торого подключен к выходу фильтра высокой частоты цепи основной частоты, а выходы — к управляюшим входам ключей.

На чертеже представлена структурная электрическая схема кварцевого генератора, Кварцевый генератор содержит первую

1 и вторую 2 активные части, кварцевый резонатор 3, элемент 4 управления частой умножитель 5 частоты, фильтры 6 и 7 высокой частоты цепей механической гармоники и основной частоты, смеситель

8, фильтр 9 нижних частот, частотный дискриминатор 10, функциональный преобразователь 11, блок 12 синхронизации, ключи 13 и 14, реверсивный счетчик 15, запоминающее устройство 16, цифроаналоговый преобразователь 17 и формирователь 18 временных интервалов.

Кварцевый генератор работает следующим образом.

Активная часть 2 обеспечивает условие баланса амплитуд и фаз генератора для основной частоты (Yn-ой механической гармоники) кварцевого резонатора 3, акФ тивная часть 1 - для И -ой механической гармоники (температурной моды колебаний). При этом умножитель 5 частоты обеспечивает коэффициент умножения близкий либо равный К= Л . Выходь.. фильм тров 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 часто ного дискриминатора 10,, выходной сигнал которого изменяется пропорционально ли, нейной части выражения (2). В функциональном преобразователе 11 линейный сигнал подвергается обработке (возведение в квадрат и .куб, суммирование) и поступает на вход элемента 4 основной моды колебаний генератора, тем самым создавая изменение ее частоты, обратное девиации or температуры в заданном температурном диапазоне. полнительно введены последовательно соединенные реверсивный счетчик, запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подклю-, чен к другому входу элемента управления частотой, блок синхронизации, формирователь временных интервалов, первый и второй ключи, через которые выходы фильтра высокой частоты цепи основной частоты и фильтра высокой частоты цени механической гармоники подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, 5 934

Одновременно с выходов фильтров 6 и

7 сигналы основной частоты и температурной моды колебаний поступают через ключи 13 и 14 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 15, 5 выполняющего роль знакового устройства. Управляющие входы ключей 13 и 14 подключены к выходам формирователя

18, связанного с выходом цепи возбуждения основной частоты колебаний через фильтр 7 и с выходом блока 12 синхрониза.зации. Длительность двух, следующих друг за другом импульсов, с выходов формирователя 18 подобрана таким образом, чтобы обеспечивалось правильное формирова15 ние кодов адресов, т.е. когда минимальному значению частоты температурной моды колебаний соответствует первый адрес массива данных по компенсации, храняшихся в запоминающем устройстве 16, адресные входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 15, а информационные выходы ко входам цифро» аналогового. преобразоват еля 17. Запуск формирователя 18 осуществляется bio cu

25 калу 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, епределяет сигнал на его выходе, связанном с элементом 4, компенсирующий уход частоты основной моды колебания, являющейся результатам однозначности регулирования в области экстр - 5 мумов ТЧХ, неточности определения ко- эффициента (409, 0&, Cp> для серии кварцевых резонаторов по отношению к оптимальным, конечности аппроксимации

ТЧХ кварцевого резонатора 3 в вийе (L).

По сигналам блока 12 синхронизации реверсивный счетчик 15 устанавливается в исходное состояние и запускается формирователь 18, первый импульс с выхода которого открывает ключ 13, разрешая про- Ф хождение сигнала с выхода фильтра 6 температурной моды колебаний на суммирую- щий вход реверсивного счетчика 15. Второй импульс открывает ключ 14, разрешая прохождение сигнала с вцхойа фильтра 7 50 на вычитаюший вход реверсивног.о счетчи ка 15. После окончания действия второго импульса с формирователя 18 на выходе реверсивного счетчика 15 устанавливается код адреса, соответствующий данной тем- 55 пературе окружающей среды. По команде ф68 6 обращения к запоминающему устройству

16, сформированной блоком 12 сннхрониeBIlHH на вход цифроаналогового преобразователя 17 поступает код, определяющий сигнал на выходе, который компенсирует уход частоты основной моды колебаний, обусловленный ошибкой управления на выходе функционального преобразователя 1 L.

B предлагаемом кварцевом генераторе обеспечивается регулирование температуры при выборе - с в облас 1и экстремумов ТЧХ кварцевого резонатора 3, что позволяет свести к минимуму, температурно-динамиюский коэффициент частоты в широком диапазоне рабочих температур, кроме того, устройство позволяет достилгуть - любой. наперед заданной стабильности частоты при изменении температуры, что вызывает лишь необходимость наращивания обьема запомиминающего устройства. В этом случае нет необходимости всякий раз подбирать коэффициенты Q ggP7 g Cg по отношению к оптимальным, что очень важно при крупносерийном выпуске кварцевых генера торов. формула изобретения

Кварцевый генератор по авт. св.

Х. 758472, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты генерируемых колебаний в ши роком диапазоне температур, в,него Qo» при этом соответствующие выходы блока синхронизации соединены с синхронизиру ющими входами запоминающего устройства, реверсивного счетчика и формирователя временных интервалов, вход которого подключен к выходу фильтра высокой частоты цепи основной частоты, а выходы - к управляющим входам ключей, Источники информации, принятые во внимание при эксдертиэе

1. Лвторское свидетельство СССР

N 758472, кл. Н 03 В 5/32, 12.04.78 (прототип).

934568

Составитель A. Зайцева

Редактор С; Иска Техред А.Бабинец Корректор М. Шароши

Заказ 3954/50 Тираж 959 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4