CS207803B1

CS207803B1 - Rc-generator stbilized by the crystal

Info

Publication number: CS207803B1
Application number: CS864873A
Authority: CS
Inventors: Manfred Kramer
Original assignee: Manfred Kramer
Priority date: 1972-12-14
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1981-08-31
Also published as: RO71717A; HU169048B; DD104395A1

Description

(54) Krystalem stabilizovaný RC-generátor(54) Crystal stabilized RC-generator

Vynález se týká křemenem, resp. krystalem ' stabilizovaného generátoru, spojeného přes RC-síť s dvoustupňovým zesilovačem.The invention relates to quartz, respectively. a crystal stabilized generator connected via an RC network to a two-stage amplifier.

V nízkých frekvenčních rozsazích se LC-generátory ukázaly jako nevýhodné pro vytváření kmitů, neboť frekvenci určující konstrukční prvky vyžadují při své velké váze mnoho místa a indukčnosti, kromě toho, že jsou proudově závislé, vyvolávají rušivá magnetická rozptylová pole. Pro tyto rozsahy používají se tudíž téměř výlučně generátory, ve kterých členy určující frekvenci sestávají z RC-sítí.In low frequency ranges, LC-generators have proven to be disadvantageous for oscillation, since the frequency-determining components require a lot of space and inductance due to their large weight and, in addition to being current-dependent, produce disturbing magnetic scattering fields. Therefore, generators are used almost exclusively for these ranges in which the frequency determining elements consist of RC networks.

Vysoká stálost kmitočtu generátoru a nízký činitel nelineárního zkreslení vyžadují takovou vazební síť, jejíž průběh tlumení má ostře vyjádřenou extrémní hodnotu a jejíž kmitočtová charakteristika fázového posunutí má na tomto místě co nejstrmější průchod nulou. RC-síť, která má tyto vlastnosti, je Wien-Robinsonův můstek. Nevýhodné je u tohoto zapojení výstupní napětí při rezonančním kmitočtu nula. RC-generátory, které jsou vytvořeny s Wien-Robinsonovým můstkem, pracují tudíž s nepatrným rozladěním můstku. Tím vznikají velmi kritické amplitudové podmínky, které se zmenší regulačním obvodem na přípustnou míru. Kromě toho, že je velká potřeba obvodových prostředků, zmenší se tím i stabilita, takže lehce vznikají regulační kmity.The high frequency stability of the generator and the low non-linear distortion factor require a coupling network whose damping pattern has a sharply expressed extreme value and whose phase offset frequency characteristic has the steepest zero crossing at this point. The RC network having these properties is the Wien-Robinson bridge. The disadvantage of this circuit is the output voltage at a resonant frequency of zero. The RC generators, which are designed with the Wien-Robinson bridge, therefore work with a slight tuning of the bridge. This creates very critical amplitude conditions, which are reduced by the control circuit to an acceptable level. In addition to the great need for peripheral means, this also reduces stability, so that control oscillations are easily produced.

Stabilnější způsob práce se dostane při použití takových RC-sítí, jejichž výstupní napětí při minimu tlumení není rovno nule. To je například u jednoduchého Wienova můstku. Průběh tlumení a fázová charakteristika Wienova můstku je rovna průběhu tlumení a fázové charakteristice LC-kmitavého obvodu. Protože však jakost a strmost ; fázové charakteristiky je velmi malá, je ve známém RC-generátoru, osazeném tranzistory, s Wienovým můstkem, zapojen ve vazební větvi tranzistor v zapojení se společnou bází, jehož báze je zapojena přes krystal, resp. křemen, kmitající v sériové rezonanci, na nulový potenciál. Kmitočtová stálost takového generátoru se sice použitím krystalu, resp. křemene zvýší, avšak krystal, kmitající v sériové rezonanci a představující nízkoohmovou impedanci, má v bázi tranzistoru nevýhodně' relativně vysokoohmový uzávěr, čímž jeho kmitočtově stabilizující působení se plně nevyužije.A more stable way of working is obtained by using RC networks whose output voltage is not equal to zero at minimum damping. This is the case, for example, with a simple Wien bridge. The attenuation and phase characteristics of the Wien bridge are equal to the attenuation and phase characteristics of the LC-oscillating circuit. Because, however, quality and steepness; the phase characteristic is very small, in a known RC-generator equipped with transistors, with a Wien bridge, a transistor in the coupling branch is connected in a common base connection, whose base is connected via a crystal, resp. quartz oscillating in series resonance to zero potential. The frequency stability of such a generator is indeed the use of a crystal, resp. however, the crystal oscillating in series resonance and representing low ohmic impedance has a disadvantage of a relatively high ohmic closure in the transistor base, whereby its frequency stabilizing action is not fully utilized.

Účelem vynálezu je odstranit v krystalem stabilizovaném RC-generátoru nevýhodné zapojení krystalu a tím i odstranit omezení kmitočtové stability.The purpose of the invention is to eliminate the disadvantageous connection of the crystal in the crystal-stabilized RC generator and thus to eliminate the frequency stability limitation.

Úkolem vynálezu je vytvořit krystalem stabilizováný RC-generátor, jehož krystal kmitá výlučně na hlavním rezonančním místě sériové rezonance, aniž jsou k tomu potřebné přídavné frekvenčně závislé obvodové prostředky.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a crystal stabilized RC generator whose crystal oscillates exclusively at the main resonance point of series resonance, without the need for additional frequency-dependent circuit means.

|31⁸⁰³ vOto úloha jej řešena RC-generátorem, který je| 31 ⁸⁰³ vThis task is solved by the RC-generator that is

RCSsítí spojen? s dvoustupňovým zesilovačem, j u kterého je každý zesilovací stupeň, podle vynáleI žu, opatřen kmitočtově nezávislou zápornou zpět nou vazbou, tvořenou emitorovými odpory, přičemž tato záporná zpětnovazební dráha jednoho z obou zesilovacích stupňů je přemostěna krystalem, jehož rezonanční kmitočet souhlasí s kmitočtem minima tlumeni kladné zpětnovazební RC-sítě.RCNetwork connected? with a two-stage amplifier in which each amplifier stage according to the invention is provided with a frequency independent negative feedback formed by emitter resistors, the negative feedback path of one of the two amplifier stages being bridged by a crystal whose resonant frequency coincides with a positive damping frequency feedback RC-networks.

Kladná zpětnovazební síť sestává přednostně z Wienova můstku.The positive feedback network preferably consists of a Wien bridge.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení za pomoci připojeného výkresu, na kterém je znázorněno zapojeni krystalem stabilizovaného RC-generátoru podle vynálezu, iThe invention will now be explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which the connection of a crystal stabilized RC generator according to the invention is shown.

RC-geneřátor obsahuje dva zesilovací stupně VI ? a V2 s tranzistory TS 1 a TS 2, za kterými je ¹výhodně zařazen impedanční měnič IW stranzisto- ? rem TS 3. Každý z těchto obou zesilovacích stupňů! VI a V2 má v důsledku záporné zpětnovazební ? dráhy Rl, resp. R2 tak silnou zápornou zpětnou vazbu, že se dostane jen nepatrné celkové zesílení. Impedanční měnič IW zabraňuje svým nízkým . výstupním odporem nežádoucím zpětným působením. Frekvenčně závislá kladná zpětnovazební ? RC-síť MK sestává výhodně z Wienova můstku, který se skládá, při zanedbání impedancí přípojů, ze sériové větve s odporem R4 a kondensátorem C2 a z paralelní větve s odporem R3 a kondenzáte- ? rem Cl. Protože na vstupu prvního zesilovacího stupně VI a na výstupu impedančního měniče IW je fázová poloha prakticky stejná, mohly by vzniknout kmity, jejichž kmitočet je určen rezonančním kiňitočtem Wienova můstku, při kterém má minimum tlumení. Záporná zpětná vazba obou zesilo- jRC-generator contains two amplification stages VI? and V2 with transistors TS 1 and TS 2, after which ^{1 an} impedance converter IW stranzisto-? rem TS 3. Each of these two amplification stages! VI and V2 has negative feedback as a result? Rl, resp. R2 so strong negative feedback that only a slight overall gain is obtained. The IW impedance converter prevents its low. output resistance by undesired feedback. Frequency dependent positive feedback? The RC network MK preferably consists of a Wien bridge which, if the connection impedances are neglected, consists of a series branch with resistor R4 and capacitor C2 and a parallel branch with resistor R3 and condensate? rem Cl. Since the phase position is practically the same at the input of the first amplification stage VI and at the output of the impedance converter IW, oscillations could be generated, the frequency of which is determined by the resonant frequency of the Wien bridge at which the damping is minimal. Negative feedback of both amplifiers

PŘEDMĚT , 1. Křemenem stabilizovaný RC-generátor spo! jený s kladnou zpětnovazební RC-sítí s dvoustupňovým zesilovačem, vyznačující se tím, že každý I zesilovací stupeň (VI, V2) je opatřen kmitočtově i nezávislou zápornou zpětnou vazbou, tvořenou í emitorovými odpory (Rl, R2), přičemž tato záporná zpětnovazební dráha (Rl, R2) jednoho z obou zesilovacích stupňů (VI, V2) je přemostěna krysvapích stupňů VI a V2 je však volena tak velká, že i při rezonančním kmitočtu kladné zpětnovazební RC-sítě MK zůstává k₁₀ > 1, čímž není splněna i podmínka kmitání celého uspořádání pro žádnou frekvenci.OBJECT, 1. Quartz-stabilized RC-generator spo! A positive feedback RC-network with a two-stage amplifier, characterized in that each I amplification stage (V1, V2) is provided with frequency and independent negative feedback formed by emitter resistors (R1, R2), the negative feedback path ( R1, R2) of one of the two amplification stages (VI, V2) is bridged by the rat stages VI and V2, however, is chosen so large that even at the resonant frequency of the positive feedback RC network MK remains k ₁₀ > 1, of the whole arrangement for no frequency.

Zařazení krystalu Q do druhého zesilovacího stupně V2 paralelně ke zpětnovazební dráze R2 ma? za následek, že záporná zpětná vazba tohoto stijpně se stává silně frekvenčně závislou. Nízkoohmóvá impedance krystalu Q u jeho sériového rezonančního místa snižuje silně zápornou zpětnou vazbu zesilovacího stupně V2 při tomto kmitočtu, i resp. frekvenci. Protože rezonanční frekvence kladné zpětnovazební RC-sítě MK souhlasí se sériovou rezonanční frekvencí krystalu Q, splní se I pro tuto jednu frekvenci podmínka kmitání k₁₀ = 1 i celého uspořádání a generátor kmitá touto frekvencí, resp. kmitočtem.The inclusion of crystal Q in the second amplification stage V2 parallel to the feedback path R2 ma? as a result, the negative feedback of this stably becomes strongly frequency dependent. The low impedance of the crystal Q at its series resonance site reduces the strongly negative feedback of the amplification stage V2 at this frequency, respectively. frequency. Since the resonant frequency of the positive feedback RC-network MK agrees with the series resonant frequency Q of the crystal, I for this one frequency the condition of oscillation k ₁₀ = 1 i of the whole arrangement is fulfilled and the generator oscillates with this frequency resp. frequency.

Volbou pracovního bodu tranzistoru TS 2 může se jednoduchým způsobem dosáhnout odporového přizpůsobení křemene, resp. krystalu Q, což má za I následek optimální stabilizaci kmitočtu, V tomto zapojení může se vybudit jen kmitočet hlavního rezonančního místa krystalu Q, u vedlejších rezo- ? nančních míst a u vyšších harmonických není podmínka kmitání již splněna. To má tu přednost, že še v tomto zapojení mohou použít cenově výhodné oscilační krystaly, u kterých nejsou zapotřebí žádná nákladná opatření pro potlačení vedlejších rezonančních míst. Krystal Q se může také zařadit místo do druhého zesilovacího stupně V2 ? dó prvního zesilovacího stupně VI paralelně k záporné zpětnovazební dráze Rl. Při rezonančním kmitočtu zmenší se tím vstupní odpor tranzistoru TS 1, což se musí vzít v úvahu při dimenzování kladné zpětnovazební RC-sítě.By selecting the operating point of the transistor TS 2, a resistive matching of the quartz resp. In this circuit, only the frequency of the main resonance point of the crystal Q can be excited, in the case of secondary resonances. In case of higher harmonics, the vibration condition is no longer met. This has the advantage that cost-effective oscillatory crystals can be used in this circuit, where no costly measures are required to suppress secondary resonance sites. Crystal Q can also be placed instead in the second amplification stage V2? d of the first amplification stage VI parallel to the negative feedback path R1. At the resonant frequency, the input resistance of transistor TS 1 is thereby reduced, which must be taken into account when dimensioning the positive feedback RC-network.

Claims

OF THE INVENTION a talem (Q) whose resonant frequency coincides with the positive damping frequency of the positive RC-network (MK).

2. The crystal stabilized RC-generator according to claim 1, characterized in that the positive feedback RC-network (MK) preferably consists of a Wien bridge.