DE1150716B - Anordnung zum Ausgleich des temperaturbedingten Frequenzfehlers von Quarzgeneratoren - Google Patents

Description

• Anordnung zum Ausgleich des temperaturbedingten Frequenzfehlers von Quarzgeneratoren Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ausgleich des temperaturbedingten Frequenzfehlers von Quarzgeneratoren, bei denen als Stellglied für die Frequenznachregelung ein Ziehkondensator verwendet ist. Solche Anordnungen werden insbesondere in der elektrischen Nachrichtenübertragungs- und Meßtechnik benötigt.
• Von Schwingquarzen ist bekannt, daß sie je nach Frequenzgebiet, der Art ihrer Anregung und der Orientierung ihres Schnittwinkels eine Frequenzabhängigkeit von der Temperatur aufweisen, deren Verlauf in den Diagrammen der Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Man kann den Frequenzfehler eines Quarzgenerators, je nach dessen Schaltungsart, durch einen Ziehkondensator parallel oder in Serie zum Quarz in bestimmten Grenzen ausgleichen. Von Kristalldioden, insbesondere von Siliziumdioden ist bekannt, daß sich ihre Kapazität bei kleiner Wechselspannungsaussteuerung in Abhängigkeit von der an der Diode liegenden Vorspannung in Sperrichtung ungefähr nach der in Fig. 3 dargestellten Funktion ändert, wobei Co die Kapazität bei l Volt Vorspannung und U, die gewählte Vorspannung, gemessen in Volt, bedeutet. Bei Siliziumdioden ist der Sperrwiderstand bekanntlich sehr hoch, so daß der Verlustwinkel tg b der Kapazität sehr klein bleibt.
• Zum Ausgleich des temperaturbedingten Frequenzfehlers von Quarzgeneratoren wird daher gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß der Ziehkondensator durch eine Kristalldiode gebildet ist, deren Kapazitätsänderung bei Änderung ihrer Vorspannung in Sperrichtung in der Größe des Variationsbereiches eines Ziehkondensators liegt und der die Vorspannung über temperaturabhängige Glieder, insbesondere über einen temperaturabhängigen Spannungsteiler und über einen die Frequenz des konstant zu haltenden Quarzgenerators mit einer hochkonstanten Hilfsfrequenz, vorzugsweise aus einem fernen Amt, vergleichenden Phasendiskriminator zugeführt ist.
• Dadurch ergibt sich gegenüber Anordnungen, bei denen ein Ziehkondensator verwendet ist, der wesentliche Vorteil, daß die Temperaturabhängigkeit der Frequenz des Quarzgenerators mit einfachen Mitteln und großer Genauigkeit eliminiert werden kann, ohne einen eigenen Thermostaten zu benötigen, und daß eine Nachziehmöglichkeit der Frequenz des Quarzgenerators abhängig von einer in ihrer Frequenz konstant gehaltenen Schwingung gegeben ist. Die Vermeidung eines besonderen Thermostaten ist zur Einsparung der für ihn erforderlichen Heizleistung, insbesondere bei Transistorgeneratoren von Bedeutung.
• Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 4 bis 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Schaltet man eine Kristalldiode RL als Ziehkondensator, wie in Fig.4 für Serienresonanz oder in Fig.5 für Parallelresonanz gezeichnet, mit einem Schwingquarz Q zusammen, so kann man in der Schwingschaltung durch Veränderung der an die Diode RL gelegten Vorspannung in Sperrichtung, also einer Gleichspannung, die sich erregende Frequenz des Generators verändern.
• Entnimmt man die Vorspannung einer Konstantspannungsquelle B und leitet sie über einen temperaturabhängigen Spannungsteiler (RT, RT,,) an die Diode, so erhält man eine von der Temperatur abhängige Beeinflussung der Schwingfrequenz.
• Durch die Wahl des Arbeitsgebietes auf der Diodenkennlinie nach Fig.3 und eine entsprechende Änderung der Spannungsaufteilung am Spannungsteiler in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf ist es möglich, wenn der Schwingquarz z. B. nur den linken Ast der Kennlinie in Fig. 1 oder einen Teil der Kennlinie in Fig.2 durchläuft, seine Frequenzabhängigkeit in der Schwingschaltung zu eliminieren. Für Trägerfrequenzgeneratoren, bei welchen durch die Anwendung von Transistoren der Strombedarf sehr klein ist und sich diese deshalb für eine Fernspeisung über die Trägerfrequenzleitung gut eignen, ist eine solche Schaltungsart von großem Vorteil, weil man die Heizleistung für den sonst erforderlichen Quarzthermostaten einsparen kann.
• In der Trägerfrequenztechnik sind auch Anwendungsfälle bekannt, bei denen eine Trägerfrequenz oder ihre subharmonische oder harmonische mit über die Trägerfrequenzleitung übertragen wird. Führt man diese Frequenz am Ende der Leitung einem Phasendiskriminator zu, wie er in einer seiner möglichen Ausführungen in Fig.6 in Zusammenschaltung mit einer Quarzschaltung nach Fig. 5 gezeichnet ist, so ist es möglich, durch einen fernen Trägergenerator hoher Frequenzkonstanz einen Trägergenerator, dessen Quarz nicht in einen Thermostaten eingebaut ist, selbsttätig auf den Frequenzfehler 0 nachzuziehen und dadurch den Frequenzfehler auf dem Trägerfrequenzübertragungswege zu eliminieren.
• Im Phasendiskriminator ist ein Drehspulinstrument I mit Nullstellung in der Skalenmitte eingebaut. Durch das Potentiometer P kann man die Grundvorspannung der Diode RL mit Hilfe des Instrumentes I so einstellen, daß der Phasendiskriminator zunächst keine Nachsteuerspannung liefert (auf Sollfrequenz eingestellt!). Bei Ausfallen der Hilfsfrequenz f. hoher Frequenztreue aus dem fernen Amt ist die Nachsteuerspannung des Phasendiskriminators ebenfalls Null, und der nachgesteuerte Generator bleibt auf jener Frequenz stehen, die der Grundeinstellung des Potentiometers P entspricht. Auf Grund der Anwendung des temperaturabhängigen Spannungsteilers kann sich in der Zwischenzeit kein großer Frequenzfehler einstellen. Man kann auch zwei Quarzgeneratoren in einem Frequenzgebiet schwingen lassen, in dem der Frequenzfehler dieser Quarze abhängig von der Temperatur von sich aus schon klein ist. Durch Mischung der Frequenzen dieser beiden Generatoren kann man eine geeignete Trägerfrequenz ableiten und diese einem Frequenz- oder Phasendiskriminator zuführen, dessen Regelgleichspannung die beiden Generatoren in einer Schaltung nach Fig. 6 so beeinflußt, daß ihr Frequenzabstand konstant gehalten wird.
• Die Anordnungen gemäß der Erfindung lassen sich nicht nur- auf Quarzschwingschaltungen, sondern auch auf Quarzfilterschaltungen anwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anordnung zum Ausgleich des temperaturbedingten Frequenzfehlers von Quarzgeneratoren, bei denen als Stellglied für die Frequenznachregelung ein Ziehkondensator verwendet ist, insbesondere für die elektrische Nachrichtenübertragungs- und Meßtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehkondensator durch eine Kristalldiode gebildet ist, deren Kapazitätsänderung bei Änderung ihrer Vorspannung in Sperrrichtung in der Größe des Variationsbereichs eines Ziehkondensators liegt und der die Vorspannung über temperaturabhängige Glieder, insbesondere über einen temperaturabhängigen Spannungsteiler und über einen die Frequenz des konstant zu haltenden Quarzgenerators mit einer hochkonstanten Hilfsfrequenz, vorzugsweise aus einem fernen Amt, vergleichenden Phasendiskriminator zugeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr 877 465.