DE1591261B1 - Temperature compensated crystal piezoelectric circuitry - Google Patents
Temperature compensated crystal piezoelectric circuitryInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
- H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
- H03B5/362—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier being a single transistor
-
- H—ELECTRICITY
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- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
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Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
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Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte Ausgehend von der erwähnten bekannten Kristall-The invention relates to a temperature-compensated starting from the mentioned known crystal
piezo-elektrische Kristallschaltanordnung. schaltungsanordnung mit mehr als einem Kristall, vonpiezo-electric crystal switching arrangement. circuit arrangement with more than one crystal, of
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer ver- denen jeder in einem Kreis liegt, wobei die KreiseThe aim of the invention is to create a ver which each lies in a circle, the circles
besserten frequenzbestimmenden Mehrfach-Kristall- untereinander parallel geschaltet sind, weisen gemäß schaltungsanordnung, bei der die Veränderung der 5 der Erfindung die Kristalle eine zumindest angenäherteimproved frequency-determining multiple crystal are connected in parallel with each other, according to circuit arrangement in which the modification of the 5 of the invention the crystals an at least approximated
Frequenz mit der Temperatur relativ klein und sehr parabelförmige Frequenz-Temperatur-Kennlinie mitFrequency with temperature is relatively small and very parabolic frequency-temperature characteristic with
klein in bezug auf die Frequenz-Temperatur-Charakte- untereinander ähnlichem Verlauf auf und treten bei densmall with respect to the frequency-temperature-characters-similar course and occur with the
ristik ist, die einer der Kristalle der Anordnung auf- Kristallen ihre einzelnen Umkehrtemperaturen bei imristic is that one of the crystals in the array has their individual reversal temperatures at im
weisen würde, falls er allein verwendet würde. wesentlichen derselben Frequenz, jedoch bei ver-would indicate if used alone. essentially the same frequency, but with different
Gewisse Formen von Kristallen, insbesondere io schiedenen Temperaturen auf, die im Abstand von-Kristalle mit AT-Schnitt, zeigen nur verhältnismäßig einander in einem zu überdeckenden Temperaturkleine Frequenzänderungen über einen weiten Tempe- bereich liegen.Certain forms of crystals, in particular io different temperatures, which are in the distance from crystals with AT-section, show only relatively each other in a temperature line to be covered Frequency changes lie over a wide temperature range.
raturbereich. Derartige Kristalle haben jedoch den Bei der bevorzugten und einfachsten Ausführungswesentlichen Nachteil, daß das Gesetz der Frequenz- form der Erfindung sind zwei Kreise in Parallel-Temperatur-Beziehung sehr komplex und bei der 15 schaltung vorgesehen, von denen der eine einen Herstellung nicht im voraus bestimmbar oder berechen- Kristall enthält und der andere einen zweiten Kristall bar ist. Dieses bedeutet, daß in vielen Fällen, in denen enthält, der in Reihe mit einer Reaktanz liegt, die so ein Kristall für einen besonderen Oszillator erforderlich ausgelegt ist, daß der zweite Kristall seine Umkehrist, er aus einem Satz oder einer Partie ausgewählt temperatur bei derselben Frequenz wie der des ersten, werden muß. Falls eine Kompensationsschaltung zum 20 jedoch bei einer verschiedenen Temperatur aufweist. Ausgleichen der Temperaturänderungen der Frequenz Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung für einen derartigen Kristall verwendet wird, ist die von nur zwei Kristallen in Parallelkreisen oder Berechnung und Auslegung kompliziert und schwierig. -schaltungen beschränkt; es wurden bereits einerange. Such crystals, however, have the essentials of the preferred and simplest embodiment Disadvantage that the law of the frequency form of the invention are two circles in parallel temperature relationship very complex and provided in the 15 circuit, one of which is one Manufacture cannot be determined or calculated in advance- contains crystal and the other a second crystal is cash. This means that in many cases where it contains which is in series with a reactance like this a crystal is designed for a particular oscillator required that the second crystal is its reversal, he selected from a set or batch temperature at the same frequency as that of the first, must become. However, if a compensation circuit has to 20 at a different temperature. Compensating for temperature changes of frequency The invention is not limited to use used for such a crystal is that of only two crystals in parallel circles or Computation and interpretation complicated and difficult. -circuits limited; there were already one
Es gibt jedoch Kristallformen, bei denen das Gesetz größere Anzahl von Kristallen in Parallelkreisen oderHowever, there are crystal forms in which the law has larger numbers of crystals in parallel circles or
oder die Charakteristik der Frequenz-Temperatur- 25 -schaltungen, ζ. B. fünf Kristalle in Parallelkreisenor the characteristics of the frequency-temperature circuits, ζ. B. five crystals in parallel circles
Beziehung im wesentlichen parabelförmig ist und oder-schaltungen, erfolgreich in praktischen VersuchenRelationship is essentially parabolic and or circuits, successful in practical experiments
welche eine sogenannte »Umkehrtemperatur« auf- verwendet.which uses a so-called »reversal temperature«.
weisen, d. h. eine Temperatur entsprechend dem Eine Kristallform, die bei der Durchführung derwise, d. H. a temperature corresponding to the A crystal form that is used when performing the
»Scheitel« der Parabel, der der maximalen Frequenz Erfindung verwendet werden kann, ist ein Kristall mit"Vertex" of the parabola, which can be used in the invention of the maximum frequency, is a crystal with
entspricht. Diese Kristalle mit im wesentlichen 30 BT-Schnitt.is equivalent to. These crystals with essentially 30 BT cut.
parabelförmiger Kennlinie sind beträchtlich besser Für Hochfrequenzbetrieb können die verwendetenparabolic characteristics are considerably better. For high-frequency operation, the
bezüglich der Komplexität des Frequenz-Temperatur- Kristalle Hochfrequenzkristalle des F®-Typs mitregarding the complexity of the frequency-temperature crystals with high-frequency crystals of the F®-type
Gesetzes, und außerdem sind einzelne derartiger doppelt gedrehten Schnitten sein, dabei ist Θ derLaw, and there are also some such double-twisted cuts, where Θ is the
Kristalle, die von einer Partie oder einem Posten Drehwinkel um eine Achse, welche in der X- Γ-EbeneCrystals from a lot or an item rotating angle about an axis which is in the X- Γ-plane
genommen sind, gleichartiger in ihrem Verhalten. 35 liegt und in einem Winkel zur X-Achse steht. Bevor-are taken, more similar in their behavior. 35 and is at an angle to the X-axis. Before-
Derartige Kristalle sind jedoch beträchtlich mehr zugte Kristalle, die unter diesen Begriff fallen, sindSuch crystals, however, are considerably more drawn crystals that fall under this term
frequenzabhängig von der Temperatur, insbesondere, Kristalle mit RT-Sehnitt; jedoch können auch anderefrequency-dependent on the temperature, especially crystals with an RT cut; however, others can
wenn der Temperaturbereich weit.ist. Auf Grund der Kristalle, insbesondere Kristalle mit IT-Schnitt, ver-when the temperature range is wide. Due to the crystals, especially crystals with IT cut,
im wesentlichen parabolischen Form der Kennlinie wendet werden.essentially parabolic shape of the characteristic curve.
wird eine geringe Veränderung der Frequenz in 40 Bekanntlich kann die Beziehung zwischen Fre-there is a slight change in frequency in 40. It is well known that the relationship between fre-
Abhängigkeit von der Temperatur nur über einen quenz (J), Umkehrfrequenz (J0), Temperatur (T") undDependence on the temperature only over a quenz (J), reversal frequency (J 0 ), temperature (T ") and
begrenzten Temperaturbereich um die Umkehrtempe- Umkehrtemperatur (T0) durch die folgende Gleichunglimited temperature range around the reverse temperature reverse temperature (T 0 ) by the following equation
ratur herum erreicht. Außerhalb dieses begrenzten ausgedrückt werden:rature reached. Outside this limited can be expressed:
Bereichs ändert sich die Frequenz schnell ansteigend f — f Range, the frequency changes rapidly increasing f - f
bzw. abfallend mit der Temperatur. Falls eine Korn- 45 = -K(T — T0)2 .or falling with temperature. If a grain 45 = -K (T - T 0 ) 2 .
pensationsschaltung in Verbindung mit einem der- ■ ' : .compensation circuit in connection with one of the- ■ ':.
artigen Kristall erforderlich ist, wird sie unerwünscht Bei einem Kristall mit BT-Schnitt beträgt der kompliziert und aufwendig, falls der Bereich, über den typische Wert von K gleich 0,04; bei einem Hochsie einen Ausgleich schaffen soll, beträchtlich weiter ist frequenzkristall mit RT-Schnitt kann jedoch ein sehr als der vorher erwähnte "begrenzte Bereich. 50 viel geringerer Wert vonJCerreicht werden. Bei einem Es ist an sich bekannt, zur Verbesserung der Kristallmit-RT-Schniit mit Θ = 15° und Θ = 34° 39' Temperaturabhängigkeit einer Quarzschaltungsanord- - (Bezeichnung gemäß dem US-Institute of Radio nung zwei parallele Zweige vorzusehen,.von denen Engineers') ist ein Z-Wert von 0,0066 erreichbar. Aus jeder einen Quarz aufweist. Dabei ist der Quarz in dem dieser Tatsache — dem erreichbaren niedrigen Wert einen Zweig durch ein kompliziertes Verfahren so 55 von K — basieren die Vorteile der Erfindung, da die hergestellt, daß seine Frequenz-Temperatur-Abhängig- angenäherte parabelförmige Frequenz-Temperaturkeit das entgegengesetzte Vorzeichen gegenüber dem Kennlinienkurve eines Hochfrequenzkristalls mit anderen Quarz aufweist. RT-Schnitt viel »flacher«, d. h. viel weniger »gekrümmt«like crystal is required, it becomes undesirable. In the case of a crystal with a BT cut, this is complicated and expensive if the range above the typical value of K is 0.04; at a high frequency crystal with RT cut, however, a very limited range than the previously mentioned "limited range" can be achieved. 50 much lower value of JC can be achieved. Section with Θ = 15 ° and Θ = 34 ° 39 'temperature dependence of a quartz circuit arrangement - (designation according to the US Institute of Radio tion to provide two parallel branches, of which engineers') a Z value of 0.0066 can be achieved. The quartz in which this fact - the achievable low value one branch through a complicated process so 55 of K - is based the advantages of the invention, since it is produced that its frequency-temperature-dependent - approximately parabolic Frequency-temperature has the opposite sign compared to the characteristic curve of a high frequency crystal with other quartz bends "
Durch die Erfindung soll eine verbesserte piezo- ist als die eines Kristalls mit BT-Schnitt.The invention aims to provide an improved piezo than that of a BT cut crystal.
elektrische Kristallschaltanordnung geschaffen werden, 60 Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anelectrical crystal switchgear assembly can be created, 60 The invention will hereinafter be exemplified
die auch bei Verwendung von Kristallen, von denen Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigenwhich also when using crystals, of which hand the drawing is described; in this show
jeder einzelne eine im wesentlichen parabelförmige Fig. 1 und 3 erläuternde Kurvendarstellungen undeach one a substantially parabolic Fig. 1 and 3 explanatory graphs and
Frequenz-Temperatur-Kennlinie mit untereinander Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform derFrequency-temperature characteristic with one another FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the
ähnlichem Verlauf hat, eine Frequenz-Temperatur- Erfindung.has a similar course, a frequency-temperature invention.
Charakteristik mit beträchtlich geringerer Frequenz- 65 In F i g. 1 sind die Kurven A und B die Frequenzveränderung in einem weiteren Bereich aufweist, als Temperatur-Kennlinien von zwei Kristallen A und B dies entsprechend der Kennlinie eines einzelnen mit BT-Schnitt, von denen A allein eine Umkehr-TeükristaÜs möglich wäre. temperatur von 270C und B allein eine Umkehr-Characteristic with considerably lower frequency 65 In F i g. 1, curves A and B show the frequency change in a wider range than temperature characteristics of two crystals A and B, this corresponding to the characteristic curve of a single one with a BT-cut, of which A alone a reversal of the structure would be possible. temperature of 27 0 C and B alone is a reversal
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temperatur von 75°C hat. In Fig. 1 ist mit F die . dabei ist X0 die Reaktanz der gesamten Schaltungs-Frequenz
und mit T die Temperatur bezeichnet. Diese . kapazität (Reihenschaltung von Cl und Cl kombibeiden
Kristalle sind in zwei parallelen Kreisen nierten Kristallkapazität bei der Anordnung nach
geschaltet. Eine bevorzugte Oszillatorschaltanordnung, F i g. 2); L ist die Induktivität eines jeden Kristalls
bei der ein Transistor als aktives Element verwendet 5 unter der Annahme, daß beide die gleiche Induktivität
wird, ist in F i g. 2 dargestellt. Jeder dieser beiden haben; β = ex.J0, wobei α der konstante Koeffizient
Kreise weist eine mit einem Widerstand in Neben- der Parabel ist unter der Annahme, daß beide Parabeln
schluß liegende einstellbare InduktivitätLl oder Ll gleich sind; /c ist die Frequenz einer der Kristalle
und Kondensatoren Cl und Cl auf, die, falls bei der Umkehrtemperatur; Tx ist die halbe Temperaerwünscht, ebenfalls einstellbar sein können. Die io turdiSerenz zwischen den beiden Umkehrtempera-Werte
der Kondensatoren Cl und C2 sind so gewählt, türen. Da der Frequenz-Temperatur-Verlauf (theodaß
eine maximale Flachheit der Frequenz-Temperatur- retisch) parabelf örmig ist
Charakteristik der Kombination gewährleistet ist, und f—f temperature of 75 ° C. In Fig. 1, F is the. where X 0 is the reactance of the entire circuit frequency and T is the temperature. These . capacitance (series connection of Cl and Cl combining two crystals are connected in two parallel circles ned crystal capacitance in the arrangement. A preferred oscillator switching arrangement, FIG. 2); L is the inductance of each crystal where a transistor is used as an active element, assuming that both become the same inductance, is in FIG. 2 shown. Each of these two have; β = ex.J 0 , where α is the constant coefficient circles one with a resistance in addition to the parabola is under the assumption that both parabolas are the same adjustable inductance Ll or Ll ; / c is the frequency of one of the crystals and capacitors Cl and Cl on which, if at the reversing temperature; T x is half the temperature desired, can also be adjustable. The io turdiSerenz between the two reversal temperature values of the capacitors Cl and C2 are chosen such doors. Since the frequency-temperature curve (theod that a maximum flatness of the frequency-temperature retic) is parabolic
Characteristic of the combination is guaranteed, and f — f
die InduktivitätenLl undLl ermöglichen es, daß die . = a.(T — T0)2, (2)the inductances Ll and Ll make it possible that the. = a. (T - T 0 ) 2 , (2)
Umkehrfrequenz eines jeden Kristalls auf den erf order- ig * Reversal frequency of each crystal to the required *
liehen Wert eingestellt werden kann, unabhängig von wobei J0 = Frequenz bei der Umkehrtemperatur T0 borrowed value can be set regardless of where J 0 = frequency at the reversing temperature T 0
Meinen Veränderungen auf Grund unvermeidbarer und / = Frequenz bei irgendeiner Temperatur T, My changes due to unavoidable and / = frequency at any temperature T,
Herstellungstoleranzen. Die Schaltung ist so ausgelegt, ermöglicht es die Gleichung (1), Kristalle auszuwählen,Manufacturing tolerances. The circuit is designed so equation (1) allows to select crystals,
daß die Kurve B (Fig. 1) entlang der Frequenzachse um eine maximale Kompensation bei jeder erwünschtenthat curve B (Fig. 1) along the frequency axis for maximum compensation at each desired
zur Kurve B' angehoben wird, so daß die Frequenz ao Frequenz zu schaffen.to curve B 'is raised, so that the frequency to create ao frequency.
bei der Umkehrtemperatur im wesentlichen bei der- Die im folgenden aufgeführte Gleichung (3) be-at the reversing temperature essentially at the- The following equation (3) results in
selben Frequenz wie der der Kurvet liegt. Die stimmt die Frequenz der Kristallkombination undthe same frequency as that of the curve. That is correct the frequency of the crystal combination and
Kurven A und B' verlaufen im wesentlichen symme- ermöglicht es, Kristalle auszuwählen, um eine er-Curves A and B ' are essentially symmetrical, making it possible to select crystals in order to
trisch um die Mitte des Temperaturbereichs, d. h. um wünschte kompensierte Frequenz /* zu geben,tric around the middle of the temperature range, d. H. to give desired compensated frequency / *,
die Temperatur von 51°C. Die Kurven Dl, Dl 25 _the temperature of 51 ° C. The curves Dl, Dl 25 _
typisieren die resultierende Frequenz-Temperatur- . /* — /c + 3 ρ Ix , (3)typify the resulting frequency-temperature. / * - / c + 3 ρ I x , (3)
Kennlinien der Gesamtschaltung, die bei Anordnungen Aus der Gleichung (1) ist zu ersehen, daß dieCharacteristic curves of the overall circuit, which in arrangements From equation (1) it can be seen that the
der in Fig. 2 gezeigten Art erreichbar sind. Grenze der Kompensation erreicht ist, wenn X0 soof the type shown in Fig. 2 can be achieved. The compensation limit is reached when X 0 is so
Die in jedem einzelnen Fall tatsächlich erreichbare groß wird, daß der Oszillator zu schwingen aufhört.The actually achievable in each individual case becomes large that the oscillator stops oscillating.
Kurve hängt Von der genauen Auslegung oder Berech- 30 Der mögliche Kompensationsbereich bei irgendeinerCurve depends on the exact design or calculation
nung ab. Die Kurve Dl, deren mathematische Frequenz wird bestimmt durch die Kristallinduktivitätdecrease. The curve Dl, the mathematical frequency of which is determined by the crystal inductance
Analyse anzeigt, daß sie die maximal flachste Kurve ist, bei der Frequenz. Kristalle mit BT-Schnitt haben eineAnalysis indicates that it is the maximum flattest curve at the frequency. BT cut crystals have one
wird erreicht durch geeignete Auswahl der Teilwerte; relativ niedrige Induktivität bei 8 MHz, daher ist dieseis achieved by suitable selection of the partial values; relatively low inductance at 8 MHz, hence this
jedoch kann in Abhängigkeit von den tatsächlich eine vorteilhafte Frequenz in bezug auf die Kompen-however, depending on the actually an advantageous frequency with respect to the compensation
gewählten Teilwerten jede Kurve einer Kurvenschar, 35 sation. Es hat sich bei praktischen Versuchen alsselected partial values each curve of a family of curves, 35 sation. It has been found in practical trials to be
z. B. die Kurve D 3, erreicht werden, die etwa zwischen möglich herausgestellt, bei dieser Frequenz unterz. B. the curve D 3 can be achieved, which turned out approximately between possible, at this frequency below
den Kurven Dl und Dl liegt. Es ist zu ersehen, daß Verwendung von nur zwei Kristallen mit BT-Schnittthe curves Dl and Dl lies. It can be seen that only two BT cut crystals are used
bei keiner der Kurven eine große Veränderung der in Parallelkreisen, die Frequenz auf 1:10e konstantin none of the curves a large change in the parallel circles, the frequency constant at 1:10 e
Frequenz mit der Temperatur vorliegt und daß bei zu halten über einen Temperaturbereich von —26 bisFrequency is present with temperature and that is to be maintained over a temperature range of -26 to
der Kurve Dl die Frequenz sehr wenig mit der 40 +660C.the curve Dl the frequency very little with the 40 +66 0 C.
Temperatur schwankt. Die Frequenzen dieser sich Durch Erhöhung der Anzahl der Kristalle könnenTemperature fluctuates. The frequencies of this can be increased by increasing the number of crystals
insgesamt ergebenden Kurven sind höher als die der sogar weitere Temperaturbereiche bewältigt werden.The overall resulting curves are higher than those of even wider temperature ranges.
Kurve A oder B' wegen der Modifikation der Schal- Eine Berechnung zeigt an, daß es bei 10,5 MHzCurve A or B ' because of the modification of the switching. A calculation indicates that it is at 10.5 MHz
tungsparameter auf Grund des Vorhandenseins beider möglich ist, eine Kompensation von 1:106 übermanagement parameters due to the presence of both is possible, a compensation of 1:10 6 over
Kristalle. Es kann mathematisch dargelegt werden, 45 einen Bereich von —40 bis 8O0C zu erzielen durchCrystals. It can be shown mathematically to achieve a range of -40 to 8O 0 C 45 by
daß, falls bei einem Oszillator eine von zwei Frequen- Verwendung von drei Kristallen in Parallelkreisen,that if in an oscillator one of two frequencies - use of three crystals in parallel circles,
zen möglich ist, bei der er oszillieren kann, er bei der Irgendwelche kleinen verbleibenden Änderungen derzen at which it can oscillate, at which any small remaining changes in the
Frequenz oszilliert, bei der der Reihenwiderstand Frequenz mit der Temperatur können leicht praktischFrequency oscillates at which the series resistance frequency with temperature can be easily practical
niedriger ist. eliminiert werden, falls dieses erforderlich ist, durchis lower. eliminated if necessary by
Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind 5° Verwendung einer der bekannten Kompensationstatsächlich zwei Reihen-Resonanzkreise in Parallel- schaltungen.In the embodiment according to FIG. 2 are 5 ° actually using one of the known compensations two series resonance circuits in parallel.
schaltung vorhanden, und bei irgendeiner gegebenen Bei hohen Frequenzen werden tatsächlich sehr gute Temperatur ist die Oszillatorfrequenz von dem Kristall Resultate erzielt durch Verwendung von Hochabhängig, der den niedrigsten Reihenwiderstand bei frequenzkristallen des Z©-Typs mit doppelt gedrehten der betreffenden Temperatur bietet. In dem mittleren 55 Schnitten, wobei die (9-Drehung um eine Achse erfolgt, Temperaturbereich (um 51° C) bieten beide Kristalle welche in der X-7-Ebene liegt, jedoch in einem Winkel im wesentlichen gleiche Reihenwiderstände, und beide zu der X-Achse liegt. Eine bevorzugte Form von tragen zur Oszillatorfrequenz bei. Bei einer prak- Kristallen, die innerhalb dieses Begriffs fallen, sind tischen Ausführungsform ist der Übergang oder die Kristalle mit RT-Schnitt. F i g. 3 zeigt die Frequenz-Umschaltung von dem einen Kristall zu dem anderen, 60 Temperatur-Kurve eines typischen Kristalls mit wenn sich die Temperatur durch die Umkehrtempera- BT-Schnitt im Vergleich zu der eines Hochfrequenztur bewegt, glatt und stoßfrei, und es ist in der Praxis kristalle mit RT-Schnitt; die in durchgezogener Linie keine Diskontinuität bemerkbar. gezeigte Kurve ist für den BT-Kristall und die Punkt-circuit in place, and at any given high frequencies will actually be very good ones Temperature is the oscillator frequency of the crystal obtained by using high-dependent, which has the lowest series resistance in frequency crystals of the Z © type with double-twisted results the temperature in question. In the middle 55 cuts, with the (9 rotation around an axis, Both crystals offer a temperature range (around 51 ° C) which lies in the X-7 plane, but at an angle substantially equal series resistances, and both are on the X-axis. A preferred form of contribute to the oscillator frequency. At a prak- crystals that fall within this term are table embodiment is the transition or the crystals with RT cut. F i g. 3 shows the frequency switching from one crystal to the other, using the 60 temperature curve of a typical crystal when the temperature is through the reversal BT-cut compared to that of a high-frequency tur moved, smooth and shock-free, and in practice it is crystals with RT cut; the one in solid line no noticeable discontinuity. curve shown is for the BT crystal and the point
Die Bedingung, welche erfüllt werden muß, um eine + -uv ο α* t>t y/c* 11 τ« η;η τ ,·„* d/The condition which must be fulfilled in order to achieve a + -uv ο α * t> t y / c * 11 τ « η; η τ , · "* d /
maximale Flachheit der Frequenz-Temperatur-Kenn- 65 ^ich-Kurve fur den RT-Kristall. In Fig. 3 ist -j- maximum flatness of the frequency-temperature characteristic curve for the RT crystal. In Fig. 3 -j-
linie zu erreichen, ist als Ordinate aufgetragen (J ist die Frequenz), und dieline to achieve is plotted as the ordinate (J is the frequency), and the
Temperatur T ist als Abszisse aufgetragen. Es ist zu Xc = —SnLßTx 2, (1) ersehen, daß die Punktstrichlinienkurve viel flacher istTemperature T is plotted as the abscissa. It can be seen from Xc = -SnLßT x 2 , (1) that the dot- dash line curve is much flatter
als die Kurve in durchgezogener Linie. Jede Schaltung gemäß der Erfindung, bei der Kristalle mit BT-Schnitt verwendet werden, könnte gleich gut mit Kristallen mit RT-Schnitt verwendet werden, wobei die Schaltung dieselbe ist und in derselben Art arbeitet. Ebenso könnten Kristalle mit IT-Schnitt verwendet werden.than the curve in solid line. Every circuit according to the invention, in which crystals with BT cut are used, could equally well with crystals can be used with RT cut, the circuitry being the same and operating in the same way. as well IT cut crystals could be used.
Die Verwendung von Kristallen mit RT-Schnitt hat den Vorteil gegenüber den Anordnungen, bei denen Kristalle mit BT-Schnitt verwendet werden, daß der Temperaturbereich, über den die Frequenz nahezu konstant gehalten wird, beträchtlich weiter ist. Mathematische Untersuchungenzeigen, daß es möglich ist, auch bei Verwendung von nur zwei Kristallen mit RT-Schnitt in Parallelkreisen die Frequenz auf etwa 1:106 über einen Temperaturbereich von —55 bis 900C konstant zu halten. Die Verbesserung, welche durch den Ersatz von Hochfrequenzkristallen mit RT-Schnitt durch Kristalle mit BT-Schnitt erreichbar ist, ist so ausgeprägt, daß zwei Kristalle mit RT-Schnitt in Parallelkreisen ebensogute, wenn nicht bessere Resultate in bezug auf Temperaturkonstanz der Frequenz geben als die, welche mit drei Kristallen mit BT-Schnitt in Parallelkreisen erreichbar sind.The use of crystals with an RT cut has the advantage over the arrangements in which crystals with a BT cut are used that the temperature range over which the frequency is kept almost constant is considerably wider. Mathematical investigations show that it is possible to keep the frequency constant at about 1:10 6 over a temperature range of -55 to 90 ° C. even when using only two crystals with RT cut in parallel circles. The improvement that can be achieved by replacing high-frequency crystals with RT cut by crystals with BT cut is so pronounced that two crystals with RT cut in parallel circles give just as good, if not better results with regard to temperature constancy of the frequency than the one , which can be achieved with three crystals with BT cut in parallel circles.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in Fig. 2 gezeigte besondere Schaltung beschränkt, sondern es sind auch andere und einfachere Schaltungen möglich. Die einfachste Schaltung besteht lediglich aus zwei parallelgeschalteten Zweigleitungen, von denen die eine nur den einen Kristall und die andere einen zweiten Kristall in Reihenschaltung mit einem Kondensator enthält.The invention is of course not limited to the in Fig. 2 limited special circuit shown, but other and simpler circuits are also possible. There is only the simplest circuit from two parallel-connected branch lines, of which one only has one crystal and the other one contains a second crystal connected in series with a capacitor.
Claims (1)
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge-r kennzeichnet, daß zwei parallelgeschaltete Kreise vorgesehen sind, von denen der eine den einen Kristall und der andere einen zweiten Kristall in Reihenschaltung mit einer Reaktanz aufweist, die so ausgelegt ist, daß der zweite Kristall seine Umkehrtemperatur bei derselben Frequenz wie der des ersten, jedoch auf einer verschiedenen Temperatur hat.'. different temperatures occur, which are separated from each other in a temperature range to be covered.
2. Arrangement according to claim 1, characterized in that two parallel-connected circles are provided, one of which has a crystal and the other has a second crystal in series with a reactance which is designed so that the second crystal is its Reversal temperature at the same frequency as that of the first but at a different temperature.
Tx die halbe Temperaturdifferenz zwischen den beiden Umkehrtemperaturen ist Xe is the reactance of the total circuit capacitance, L is the inductance of a crystal,
T x is half the temperature difference between the two reversal temperatures
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3944/66A GB1117343A (en) | 1966-01-28 | 1966-01-28 | Improvements in or relating to piezo-electric crystal circuit arrangements |
GB4383466 | 1966-09-30 |
Publications (1)
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