BRPI0813599B1 - Circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície e seu oscilador - Google Patents

Circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície e seu oscilador Download PDF

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Abstract

CIRCUITO DE ACIONAMENTO DE RESSONADOR DE ONDA DE SUPERFÍCIE E SEU OSCILADOR. É descritoum circuito de acionamento de um ressonador de 5 onda de superfície (Xl); o ressonador compreende um capacitor estático (Co)e o circuito de acionamento é adaptado para suprir uma voItagem (Vx) ao ressonador; o circuito de acionamento compreendemeios reativos (L3) adaptados para ressoarem em combinação com dito capacitor estático (Co) do ressonador em umafreqüência pré-determinada (Fo) no periodo de acionamento inicial do ressonador em dita voltagem; o circuito de 10 acionamentocompreende meios passivos (R3) adaptados para determinarem oscilações em d'ita pré-determinada freqüência (Fo).

Description

[001] A presente invenção se refere a um circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície e ao seu oscilador.
[002] Osciladores nos quais a frequência de oscilação é estabilizada por quartos ou ressonadores piezo-elétricos são conhecidos. Osciladores que usam Ondas Acústicas de Superfície (SAW) são correntemente usados em sinal de radio-freqüência e sistemas de transmissão de dados; ditos ressonadores são usados principalmente em bandas de frequência (ISM) - Industrial, Científica e Médica-e para (SRD) - Dispositivos de Faixa Curta.
[003] Os circuitos osciladores que usam ressonadores (SAW) mostram um certo atraso inicial, na ordem de aproximadamente 20 ou 30 micro-segundos, para iniciar a oscilação.
[004] Dado o estado da arte descrito, o objetivo da presente invenção é o de prover um circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície o qual possibilite iniciar as oscilações muito rapidamente, na ordem de cerca de uma centena de nano-segundos.
[005] De acordo com a presente invenção, tal objetivo é alcançado por um circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície, dito ressonador compreendendo um capacitor estático e dito circuito de acionamento sendo adaptado para suprir uma voltagem a dito ressonador, caracterizado pelo fato de compreender meios reativos adaptados para ressoarem em combinação com dito capacitor estático do ressonador em uma pré-determinada frequência do período inicial de acionamento do ressonador em dita voltagem, dito circuito de acionamento compreendendo meios passivos adaptados para determinar oscilações em dita pré-determinada frequência.
[006] Os aspectos e as vantagens da presente invenção ficarão evidentes a partir da descrição detalhada que segue sobre uma sua configuração prática, mostrada por meio de exemplo não limitativo nos desenhos anexos, nos quais:a figura 1 mostra um diagrama de circuito de um oscilador Colpitts de acordo com a arte conhecida;a figura 2 mostra um ressonador (SAW) e seu circuito equivalente;a figura 3 mostra um oscilador de acordo com a presente invenção;a figura 4 mostra o oscilador da figura 3 durante a etapa de partida; ea figura 5 mostra o oscilador da figura 3 durante a etapa de funcionamento.
[007] A figura 1 mostra um diagrama de circuito de um oscilador Colpitts, de acordo com a arte conhecida. Dito oscilador compreende um transistor dipolar (Ql) que tem o terminal de base conectado a um dos terminais de um resistor (Rl) que tem o outro terminal conectado em uma voltagem (Vb) de polarização, um capacitor (Cl) disposto entre o terminal de base e o terra (GND). O transistor (Ql) tem o terminal emissor acoplado ao terra (GND) por meio do paralelo de um resistor (R2) e um capacitor (C2) e o terminal coletor acoplado ao suprimento de potência (Vdc) por meio de um indutor (Ll); um capacitor (C4) é disposto entre o suprimento de voltagem e o terra (GND) e um outro capacitor (Cl) é disposto entre os terminais emissor e coletor do transistor (Ql).
[008] A figura 2 mostra um ressonador (XI) de tipo (SAW) e seu circuito equivalente que consiste de um capacitor (Co) em paralelo com a série de um capacitor (Cm), um indutor (Lm) e um resistor (Rm) - capacitor movimentador, indutor e resistor - os quais representam o equivalente elétrico dos aspectos mecânicos do ressonador (SAW).
[009] A figura 3 mostra um oscilador de acordo com a presente invenção. O oscilador compreende um circuito de acionamento, por exemplo, o circuito Colpitts da figura 1, o qual é acoplado a um ressonador (XI) de tipo (SAW) por meio do paralelo de um resistor (R3) e um indutor (L3) dispostos entre o terminal coletor do transistor (Ql) e ressonador (XI). O circuito Colpitts em tal diagrama de circuito torna-se um circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície (XI); o ressonador (XI) compreende um capacitor (Co) estático e dito circuito de acionamento é adaptado para suprir uma voltagem (Vx) a dito ressonador. O circuito de acionamento compreende meios reativos, ou seja, indutor (L3), que tem um valor de modo a ressoar em combinação com dito capacitor (Co) estático do ressonador em uma frequência pré-determinada (Fo) no período de acionamento inicial do ressonador em dita voltagem (Vx); o circuito de acionamento compreende meios passivos, ou seja, resistor (R3), adaptada para determinar e manter oscilações em dita frequência pré-determinada (Fo) durante a operação.
[0010] A figura 4 mostra o oscilador da figura 3 durante a etapa de partida na qual, para maior clareza, o circuito em série equivalente (R3eq) e (L3eq) é mostrado ao invés do circuito paralelo (R3) e (L3). Dita etapa segue imediatamente a etapa de aplicação de voltagem (Vb) de polarização ao terminal de base do transistor (Ql) o qual possibilita aplicar a voltagem (Vx) no ressonador (XI); em tal situação, o ressonador (XI) está inativo e somente o capacitor (Co) estático está presente no circuito equivalente. O valor de indutor (L3eq) é tal que sua reatância e a reatância do capacitor (Co) na frequência (Fo) são reciprocamente anuladas; a presença do resistor (R3eq) possibilita iniciar a oscilação em uma frequência próxima à (Fo).
[0011] A figura 5 mostra o oscilador da figura 3 durante a etapa de funcionamento. Após um curto período de tempo, de aproximadamente 50 nano-segundos, o ressonador (SAW), tendo superado a inércia mecânica, inicia a oscilação e o circuito é modificado como mostrado na figura 5. O valor do indutor (L3) é desprezível com relação ao valor da reatância total (Lm) do (XI). O circuito equivalente do ressonador (XI) apresenta uma impedância muito alta na frequência do ressonador e por meio do resistor (R3) o ressonador é forçado a oscilar na frequência de ressonância paralela igual à frequência (Fo).
[0012] Preferentemente, um indutor (L2) é adicionado em série com o capacitor (C2); isto possibilita diminuir a variação de frequência do oscilador de acordo com as variações de voltagem (Vb) desde zero até seu valor nominal.
[0013] Um circuito de acionamento com os valores variáveis dos indutores (LI), (L2) e (L3) desde poucos nano-Henries até centenas de nano-Henries, com os valores dos capacitores (Cl) e (C2) na ordem de um pico-Farad ou dezenas de pico-Farad, e com valores de resistor (R3) na ordem de centenas de Ohms, possibilita acionar o ressonador (SAW) de modo que ele inicia a oscilação muito rapidamente, na ordem de cerca de uma centena de nano-segundos.
[0014] Uma configuração do circuito de acionamento compreende a seqüência de valores seguintes:(Ll) = 18 nH, (L2) = 3,3 nH, (L3) = 82 nH, (Cl) = 8 pF, (C2) = 18 pF, (R3) = 470 Ohms em uma frequência (Fo) = 434 MHz.
[0015] Outra configuração do circuito de acionamento compreende a seqüência de valores seguintes:(L1) = 22 nH, (L2) = 3,3 nH, (L3) = 150 nH, (C1) = 12 pF, (C2) = 22 pF, (R3) = 470 Ohms em uma frequência (Fo) = 315 MHz.

Claims (7)

1. Circuito de acionamento de ressonador de onda de superfície (XI), dito ressonador compreendendo um capacitor estático (Co) e dito circuito de acionamento sendo adaptado para suprir uma voltagem (Vx) ao dito ressonador, caracterizado por compreender meios reativos (L3) adaptados para ressoarem em combinação com dito capacitor estático (Co) do ressonador em uma frequência pré-determinada (Fo) do período de acionamento inicial do ressonador em dita voltagem, dito circuito de acionamento compreendendo meios passivos (R3) adaptados para determinarem oscilações em dita pré-determinada frequência (Fo), o dito circuito de acionamento compreendendo um circuito Colpitts acoplado ao ressonador de onda de superfície em paralelo a ditos meios resistivos e a ditos meios reativos, o dito circuito Colpitts compreendendo um transistor bipolar e dito paralelo estando disposto entre o terminal coletor do transistor bipolar (Ql) e o ressonador de onda de superfície, ditos meios reativos (L3) tendo um valor de modo a ser essencial mente desprezível com relação à reatância total do ressonador de onda de superfície (XI) após um pré-determinado período inicial de tempo (To) desde a aplicação de dita voltagem ao dito ressonador de onda de superfície.
2. Circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ditos meios reativos serem um indutor.
3. Circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ditos meios passivos serem um resistor.
4. Circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um transistor dipolar tendo o terminal coletor acoplado a um suprimento de potência (Vdc) por meio de um outro indutor (Ll), o terminal de base acoplado em uma voltagem de polarização por meio de um outro resistor (Rl), o terminal emissor acoplado ao terra (GND) por meio do paralelo de mais um resistor (R2) e um outro capacitor (C2), dito circuito compreendendo mais um capacitor (Cl) disposto entre o terminal coletor e terminal emissor.
5. Circuito, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender um indutor (L2) adicional conectado entre o dito outro capacitor (C2) e ao terra (GND).
6. Circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito pré- determinado período inicial de tempo (To) é essencialmente de 50 nano-segundos.
7. Oscilador, caracterizado por compreender um ressonador de onda de superfície e um circuito de acionamento conforme definidos em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6.
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