DE1275640B - Temperaturkompensierter Serienresonanzschwingkreis - Google Patents

Temperaturkompensierter Serienresonanzschwingkreis

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DE1275640B
DE1275640B DE1967C0042842 DEC0042842A DE1275640B DE 1275640 B DE1275640 B DE 1275640B DE 1967C0042842 DE1967C0042842 DE 1967C0042842 DE C0042842 A DEC0042842 A DE C0042842A DE 1275640 B DE1275640 B DE 1275640B
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series
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DE1967C0042842
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Es Sc Techn Epf Armin Frei Dr
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Centre Electronique Horloger SA
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Centre Electronique Horloger SA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H03j
Deutsche Kl.: 21 a4 - 69
Nummer: 1275 640
Aktenzeichen: P 12 75 640.0-35 (C 42842)
Anmeldetag: 11. Juli 1967
Auslegetag: 22. August 1968
Die Erfindung betrifft Serienresonanzschwingkreise, bei denen der Temperaturgang durch einen in Reihe geschalteten Kondensator kompensiert ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf derartige Schwingkreise, bei denen das Serienresonanzelement durch einen als Zweipol geschalteten X-Y-Biegequarz gebildet wird.
Ein derartiger Schwingkreis, bei dem das Serienresonanzelement einen negativen quadratischen Temperaturkoeffizienten aufweist, ist bereits bekannt (britische Patentschrift 1020 080; Zeitschrift »Proceedings of the IEEE«, vol. 54, No. 2, S. 112 und 113; Zeitschrift »Bulletin annuel de la Societe Suisse de Chronometrie et du LSRH«, vol. 4, 1963, S. 837 und 838). Diese Schwingkreise enthalten als Kondensatoren veränderlicher Kapazität sogenannte Varaktoren, die aus Halbleiterdioden gebildet sind. Die Kapazität der Varaktoren ist von der Größe der angelegten elektrischen Spannung abhängig. Zur Kompensation des Temperaturgangs wird bei dem bekannten Schwingkreis die an dem Varaktor anliegende Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur mit Hilfe von temperaturabhängigen Widerständen und einer verhältnismäßig komplizierten Schaltung gesteuert. as
Da der bekannte Schwingkreis also neben dem spannungsabhängigen Varaktor auch noch temperaturabhängige Elemente aufweisen muß, ist er verhältnismäßig aufwendig und kann nur im Zusammenhang mit einer Stromquelle konstanter Spannung Anwendung finden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu überwinden und einen möglichst einfachen temperaturkompensierten Schwingkreis mit konstanter Eigenfrequenz zu schaffen, der sich mindestens teilweise integrieren läßt und beispielsweise als Frequenznormal in einer Armbanduhr Anwendung finden könnte.
Die Erfindung geht von einem Serienresonanzschwingkreis aus, dessen Temperaturgang durch einen in Reihe geschalteten Kondensator kompensiert ist. Der erfindungsgemäße Schwingkreis ist dadurch gekennzeichnet, daß das Serienresonanzelement ein Quarz mit quadratischem Temperaturgang und der Kondensator ein solcher mit ebenfalls quadratischem Temperaturgang ist.
Die Erfindung schließt alle Kondensatoren ein, bei denen die Sperrschicht eine Dielektrizitätskonstante mit quadratischem Verlauf in Abhängigkeit von der Temperatur aufweist. Vorzugsweise enthält aber der erfindungsgemäße Schwingkreis einen Keramikkondensator, dessen Keramik Bariumtitanat enthält.
Temperaturkompensierter
Serienresonanzschwingkreis
Anmelder:
Centre Electronique Horloger S. A.,
Neuchätel (Schweiz)
Vertreter:
Dipl.-Ing. G. Kern, Patentanwalt,
7600 Offenburg, Ikenstr. 11
Als Erfinder benannt:
Dr. es. se. techn. EPF Armin Frei,
Rüschlikon (Schweiz)
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 23. September 1966 (13 750)
Da die meisten Sperrschichten derartiger Kondensatoren in Wechselwirkung mit der umgebenden Atmosphäre treten, kann erfindungsgemäß mindestens die Keramik des Kondensators gasdicht nach außen abgeschlossen sein.
Die Erfindung betrifft auch Filterelemente, die im Sinn der vorliegenden Beschreibung und der Patentansprüche elektrische Schwingkreise sind.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für solche Schwingkreise, welche als Serienresonanzelement einen .Y-Y-Biegequarz aufweisen. Aber auch der Temperaturgang von Quarzresonatoren mit anderen Schnitten läßt sich erfindungsgemäß mindestens in Temperaturteilbereichen kompensieren, in denen der Temperaturgang etwa quadratisch ist. Grundsätzlich ist nur der quadratische Temperaturgang des Serienresonanzelements Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Erfindung.
Keramikkapazitäten mit quadratischem Verlauf der Dielektrizitätskonstante in Funktion der Temperatur sind bereits bekannt, so beispielsweise die Kapazitäten »R 10 000« der Rosenthal-Isolatorenwerke (Deutschland) oder »Super-K-Ceramic« der Republic Electronic Corp. (USA).
Ferner ist es allgemein bekannt, wie bei Quarzschwingern quadratische Temperaturgänge erhalten werden können.
809 597/175
An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 beispielsweise einen erfindungsgemäßen Schwingkreis und
Fig. 2 eine Frequenzgangkurve in Funktion der Temperatur.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, stellt ein X-Y-Biegequarz als Zweipol geschaltet im wesentlichen einen Serienresonanzkreis R, C, L dar. C0 ist eine statische Kapazität und Cs eine Keramikkapazität mit quadratischem Verlauf der Dielektrizitätskonstante in Funktion der Temperatur.
Die mechanische Eigenfrequenz des Quarzes ist gegeben durch die Kapazität C und die Induktivität L. Die Eigenfrequenz /0 variiert als Funktion der Temperatur T. Durch besondere Wahl der Schnittwinkel und des Verhältnisses von Länge zu Dicke ist es möglich, bei X-Y-Biegequarzen einen Temperaturverlauf von ^f- = β (T-T0)2 zu erreichen. Dabei
kann T0, d.h. die Temperatur mit der maximalen Frequenz (Af = O) auf der Temperaturachse nach oben oder nach unten verschoben werden.
Die kleinsten /S-Werte betragen 3-8-10-80C —2. Durch Serienschaltung der Kapazität Cs kann die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises verändert werden. Wird die Serienkapazität Cs oberhalb oder unterhalb von T0 verkleinert, so hat dies eine Erhöhung der Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises (Cs, R, C, L) zur Folge, was einer Temperaturkompensation entspricht.
Durch geeignete Wahl des keramischen Materials (Temperaturgang der Dielektrizitätskonstante ε), des Verhältnisses Cs: C und der Temperatur T0 können verschiedenartige resultierende Frequenzgangkurven erzeugt werden: gute Temperaturkompensation in einem kleinen Temperaturbereich oder weniger gute Temperaturkompensation in einem großen Temperaturbereich. Eine Frequenzgangkurve ist in Fig. 2 dargestellt.
Die Erfindung läßt sich nicht nur für Z-Y-Biegequarze verwenden, sondern für alle piezoelektrischen, elektrodynamischen, elektromagnetischen oder elektronischen Schwingkreise oder Filterelemente, deren Serienresonanzelement einen negativen quadratischen Temperaturkoeffizienten aufweist.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Serienresonanzschwingkreis, dessen Temperaturgang durch einen in Reihe geschalteten Kondensator kompensiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Serienresonanzelement ein Quarz mit quadratischem Temperaturgang und der Kondensator ein solcher mit ebenfalls quadratischem Temperaturgang ist.
2. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik des Kondensators Bariumtitanat enthält.
3. Schwingkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Keramik des Kondensators gasdicht nach außen abgeschlossen ist.
4. Schwingkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Serienresonanzelement durch einen als Zweipol geschalteten X-F-Biegequarz gebildet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 597/175 8.68 © Bundesdruckerei Berlin
DE1967C0042842 1966-09-23 1967-07-11 Temperaturkompensierter Serienresonanzschwingkreis Pending DE1275640B (de)

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DE3040793C2 (de) * 1980-10-30 1984-04-19 ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang Schaltungsanordnung zur Frequenzstabilisierung eines Mikrowellenoszillators
US5952894A (en) * 1995-11-07 1999-09-14 Nec Corporation Resonant circuit having a reactance for temperature compensation

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NL6710632A (de) 1968-03-25
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