DE1591261C

DE1591261C - Temperature compensated piezoelectric see crystal circuitry

Info

Publication number: DE1591261C
Authority: DE
Inventors: David John Chelmstord Essex Fairweather Donald Carshalton Surrey Fewings, (Großbritannien)
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Publication date: 1971-04-15

Description

Die Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte piezoelektrische Kristallschaltanordnung.The invention relates to a temperature-compensated piezoelectric crystal switching arrangement.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten frequenzbestimmenden Mehrfach-Kristallschaltungsanordnung, bei der die Veränderung der Frequenz mit der Temperatur relativ klein und sehr klein in bezug auf die Frequenz-Temperatur-Charakteristik ist, die einer der Kristalle der Anordnung aufweisen würde, falls er allein verwendet würde.The aim of the invention is to provide an improved frequency-determining multiple crystal circuit arrangement, where the change in frequency with temperature is relatively small and very small with respect to the frequency-temperature characteristic which one of the crystals of the array would have if used alone.

Gewisse Formen von Kristallen, insbesondere Kristalle mit AT-Schnitt, zeigen nur verhältnismäßig kleine Frequenzänderungen über einen weiten Temperaturbereich. Derartige Kristalle haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß das Gesetz der Frequenz-Temperatur-Beziehung sehr komplex und bei der Herstellung nicht im voraus bestimmbar oder berechenbar ist. Dieses bedeutet, daß in vielen Fällen, in denen ein Kristall für einen besonderen Oszillator erforderlich ist, er aus einem Satz oder einer Partie ausgewählt werden muß. Falls eine Kompensationsschaltung zum ao Ausgleichen der Temperaturänderungen der Frequenz für einen derartigen Kristall verwendet wird, ist die Berechnung und Auslegung kompliziert und schwierig.Certain shapes of crystals, especially crystals with AT cut, show only proportionally small frequency changes over a wide temperature range. However, such crystals have the major disadvantage that the law of the frequency-temperature relationship is very complex and at the Production cannot be determined or calculated in advance. This means that in many cases where a crystal is required for a particular oscillator, selected from a set or a lot must become. If a compensation circuit to compensate for the temperature changes of the frequency is used for such a crystal, calculation and design are complicated and difficult.

Es gibt jedoch Kristallformen, bei denen das Gesetz oder die Charakteristik der Frequenz-Temperatur-Beziehung im wesentlichen parabelförmig ist und welche eine sogenannte »Umkehrtemperatur« aufweisen, d. h. eine Temperatur entsprechend dem »Scheitel« der Parabel, der der maximalen Frequenz entspricht. Diese Kristalle mit im wesentlichen parabelförmiger Kennlinie sind beträchtlich besser bezüglich der Komplexität des Frequenz-Temperatur-Gesetzes, und außerdem sind einzelne derartiger Kristalle, die von einer Partie oder einem Posten genommen sind, gleichartiger in ihrem Verhalten. Derartige Kristalle sind jedoch beträchtlich mehr frequenzabhängig von der Temperatur, insbesondere, wenn der Temperaturbereich weit ist. Auf Grund der im wesentlichen parabolischen Form der Kennlinie wird eine geringe Veränderung der Frequenz in Abhängigkeit von der Temperatur nur über einen begrenzten Temperaturbereich um die Umkehrtemperatur herum erreicht. Außerhalb dieses begrenzten Bereichs ändert sich die Frequenz schnell ansteigend bzw. abfallend mit der Temperatur. Falls eine Kornpensationsschaltung in Verbindung mit einem derartigen Kristall erforderlich ist, wird sie unerwünscht kompliziert und aufwendig, falls der Bereich, über den sie einen Ausgleich schaffen soll, beträchtlich weiter ist als der vorher erwähnte begrenzte Bereich.However, there are crystal forms in which the law or the characteristic of the frequency-temperature relationship is essentially parabolic and which have a so-called "reversal temperature", d. H. a temperature corresponding to the "vertex" of the parabola, that of the maximum frequency is equivalent to. These crystals with an essentially parabolic characteristic are considerably better with regard to the complexity of the frequency-temperature law, and moreover some of them are of the same type Crystals taken from a lot or post are more similar in behavior. Such crystals, however, are considerably more frequency dependent on temperature, in particular, when the temperature range is wide. Due to the essentially parabolic shape of the characteristic there will be a slight change in frequency as a function of temperature only over one limited temperature range reached around the reversal temperature. Outside this limited In the range, the frequency changes rapidly with increasing or decreasing temperature. If a compensation circuit is required in connection with such a crystal, it becomes undesirable complicated and expensive if the area over which it is intended to compensate is considerably wider than the aforementioned limited area.

Es ist an sich bekannt, zur Verbesserung der Temperaturabhängigkeit einer Quarzschaltungsanordnung zwei parallele Zweige vorzusehen, von denen jeder einen Quarz aufweist. Dabei ist der Quarz in dem einen Zweig durch ein kompliziertes Verfahren so hergestellt, daß seine Frequenz-Temperatur-Abhängigkeit das entgegengesetzte Vorzeichen gegenüber dem anderen Quarz aufweist.It is known per se to improve the temperature dependence of a quartz circuit arrangement to provide two parallel branches, each of which comprises a quartz. The quartz is in that a branch made by a complicated process so that its frequency-temperature dependence has the opposite sign to that of the other quartz.

Durch die Erfindung soll eine verbesserte piezoelektrische Kristallschaltanordnung geschaffen werden, die auch bei Verwendung von Kristallen, von denen jeder einzelne eine im wesentlichen parabelförmige Frequenz-Temperatur-Kennlinie mit untereinander ähnlichem Verlauf hat, eine Frequenz-Temperatur-Charakteristik mit beträchtlich geringerer Frequenzveränderung in einem weiteren Bereich aufweist, als dies entsprechend der Kennlinie eines einzelnen Teilkristalls möglich wäre.The invention is intended to create an improved piezoelectric crystal switching arrangement, the same applies to the use of crystals, each of which is essentially parabolic Frequency-temperature characteristic with a similar course to one another has a frequency-temperature characteristic with considerably less frequency change in a wider range than this would be possible according to the characteristic of a single partial crystal.

Ausgehend von der erwähnten bekannten Kristallschaltungsanordnung mit mehr als einem Kristall, von denen jeder in einem Kreis liegt, wobei die Kreise untereinander parallel geschaltet sind, weisen gemäß der Erfindung die Kristalle eine zumindest angenäherte parabelförmige Frequenz-Temperatur-Kennlinie mit untereinander ähnlichem Verlauf auf und treten bei den Kristallen ihre einzelnen Umkehrtemperaturen bei im wesentlichen derselben Frequenz, jedoch bei verschiedenen Temperaturen auf, die im Abstand voneinander in einem zu überdeckenden Temperaturbereich liegen.Based on the known crystal circuit arrangement mentioned with more than one crystal, each of which lies in a circle, being the circles are connected in parallel with one another, according to the invention the crystals have an at least approximate parabolic frequency-temperature characteristics with a similar course to each other and occur with the Crystals have their individual reversal temperatures at essentially the same frequency but different Temperatures that are at a distance from one another in a temperature range to be covered lie.

Bei der bevorzugten und einfachsten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Kreise in Parallelschaltung vorgesehen, von denen der eine einen Kristall enthält und der andere einen zweiten Kristall enthält, der in Reihe mit einer Reaktanz liegt, die so ausgelegt ist, daß der zweite Kristall seine Umkehrtemperatur bei derselben Frequenz wie der des ersten, jedoch bei einer verschiedenen Temperatur aufweist.In the preferred and simplest embodiment of the invention, two circuits are connected in parallel provided, one of which contains a crystal and the other a second crystal which is in series with a reactance which is designed so that the second crystal its reversal temperature at the same frequency as that of the first but at a different temperature.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von nur zwei Kristallen in Parallelkreisen oder -schaltungen beschränkt; es wurden bereits eine größere Anzahl von Kristallen in Parallelkreisen oder -Schaltungen, z. B. fünf Kristalle in Parallelkreisen oder -Schaltungen, erfolgreich in praktischen Versuchen verwendet.However, the invention is not limited to the use of only two crystals in parallel circles or -circuits limited; there were already a large number of crystals in parallel circles or -Circuits, e.g. B. five crystals in parallel circles or circuits, successful in practical experiments used.

Eine Kristallform, die bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden kann, ist ein Kristall mit BT-Schnitt.One crystal form that can be used in practicing the invention is a crystal with BT cut.

Für Hochfrequenzbetrieb können die verwendeten Kristalle Hochfrequenzkristalle des IVTyps mit doppelt gedrehten Schnitten sein, dabei ist Θ der Drehwinkel um eine Achse, welche in der X-F-Ebene liegt und in einem Winkel zur .Y-Achse steht. Bevorzugte Kristalle, die unter diesen Begriff fallen, sind Kristalle mit RT-Schnitt; jedoch können auch andere Kristalle, insbesondere Kristalle mit IT-Schnitt, verwendet werden.For high-frequency operation, the crystals used can be high-frequency crystals of the IV type with double-twisted cuts, where Θ is the angle of rotation about an axis that lies in the XF plane and is at an angle to the .Y-axis. Preferred crystals that fall under this term are crystals with an RT cut; however, other crystals, in particular IT-cut crystals, can also be used.

Bekanntlich kann die Beziehung zwischen Frequenz (/), Umkehrfrequenz (/₀), Temperatur (T) und Umkehrtemperatur (T₀) durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:As is well known, the relationship between frequency (/), inversion frequency (/ ₀ ), temperature (T) and inversion temperature (T ₀ ) can be expressed by the following equation:

Lr L·Lr L

" T"T

= -K(T - T₀)² = -K (T - T ₀ ) ²

Bei einem Kristall mit BT-Schnitt beträgt der typische Wert von K gleich 0,04; bei einem Hochfrequenzkristall mit RT-Schnitt kann jedoch ein sehr viel geringerer Wert von K erreicht werden. Bei einem Kristall mit RT-Schnitt mit Θ = 15° und Θ = 34°39' (Bezeichnung gemäß dem US-Institute of Radio Engineers') ist ein K-Wert von 0,0066 erreichbar. Aus dieser Tatsache — dem erreichbaren niedrigen Wert von K — basieren die Vorteile der Erfindung, da die angenäherte parabelförmige Frequenz-Temperatur-Kennlinienkurve eines Hochfrequenzkristalls mit RT-Schnitt viel »flacher«, d. h. viel weniger »gekrümmt« ist als die eines Kristalls mit BT-Schnitt.For a BT cut crystal, the typical value of K is 0.04; in the case of a high-frequency crystal with an RT cut, however, a very much lower value of K can be achieved. In the case of a crystal with an RT cut with Θ = 15 ° and Θ = 34 ° 39 '(designation according to the US Institute of Radio Engineers'), a K value of 0.0066 can be achieved. The advantages of the invention are based on this fact - the achievable low value of K - since the approximate parabolic frequency-temperature characteristic curve of a high-frequency crystal with RT cut is much "flatter", ie much less "curved" than that of a crystal with BT -Cut.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen F i g. 1 und 3 erläuternde Kurvendarstellungen undThe invention is described below, for example, with reference to the drawing; in this show F i g. 1 and 3 explanatory graphs and

Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung.Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the invention.

In Fig. 1 sind die Kurven A und B die Frequenz-Temperatur-Kennlinien von zwei Kristallen A und 3 mit BT-Schnitt, von denen A allein eine Umkehrtemperatur von 27°C und B allein eine Umkehr-In Fig. 1, the curves A and B are the frequency-temperature characteristics of two crystals A and 3 with BT-cut, of which A alone a reversal temperature of 27 ° C and B alone a reversal

temperatur von 75°C hat. In Fig. 1 ist mit F die Frequenz und mit T die Temperatur bezeichnet. Diese beiden Kristalle sind in zwei parallelen Kreisen geschaltet. Eine bevorzugte Oszillatorschaltanordnung, bei der ein Transistor als aktives Element verwendet wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Jeder dieser beiden Kreise weist eine mit, einem Widerstand in Nebenschluß Siegende einstellbare Induktivität Ll oder Ll und Kondensatoren Cl und Cl auf, die, falls erwünscht, ebenfalls einstellbar sein können. Die Werte der Kondensatoren Cl und Cl sind so gewählt, daß eine maximale Flachheit der Frequenz-Temperatur-Charakteristik der Kombination gewährleistet ist, und die Induktivitäten Ll und Ll ermöglichen es, daß die Umkehrfrequenz eines jeden Kristalls auf den erf orderliehen Wert eingestellt werden kann, unabhängig von kleinen Veränderungen auf Grund unvermeidbarer Herstellungstoleranzen. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß die Kurve B (Fig. 1) entlang der Frequenzachse zur Kurve B' angehoben wird, so daß die Frequenz bei der Umkehrtemperatur im wesentlichen bei derselben Frequenz wie der der Kurve A liegt. Die Kurven A und B' verlaufen im wesentlichen symmetrisch um die Mitte des Temperaturbereichs, d. h. um die Temperatur von 51°C. Die Kurven Dl, Dl typisieren die resultierende Frequenz-Temperatur-Kennlinien der Gesamtschaltung, die bei Anordnungen der in F i g. 2 gezeigten Art erreichbar sind.temperature of 75 ° C. In Fig. 1, F is the frequency and T is the temperature. These two crystals are connected in two parallel circles. A preferred oscillator switching arrangement in which a transistor is used as the active element is shown in FIG. Each of these two circles has an adjustable inductance Ll or Ll and capacitors C1 and C1 which, if desired, can also be adjustable. The values of the capacitors Cl and Cl are chosen so that a maximum flatness of the frequency-temperature characteristic of the combination is guaranteed, and the inductances Ll and Ll make it possible that the reversal frequency of each crystal can be adjusted to the required value, regardless of small changes due to unavoidable manufacturing tolerances. The circuit is designed so that curve B (FIG. 1) is raised along the frequency axis to curve B ' so that the frequency is substantially the same as that of curve A at the reversal temperature. The curves A and B ' run essentially symmetrically around the middle of the temperature range, ie around the temperature of 51 ° C. The curves Dl, Dl typify the resulting frequency-temperature characteristics of the overall circuit, which in the case of arrangements of the in FIG. 2 are achievable.

Die in jedem einzelnen Fall tatsächlich erreichbare Kurve hängt von der genauen Auslegung oder Berechnung ab. Die Kurve Dl, deren mathematische Analyse anzeigt, daß sie die maximal flachste Kurve ist, wird erreicht durch geeignete Auswahl der Teilwerte; jedoch kann in Abhängigkeit von den tatsächlich gewählten Teilwerten jede Kurve einer Kurvenschar, z. B. die Kurve Z)3, erreicht werden, die etwa zwischen den Kurven Dl und Dl liegt. Es ist zu ersehen, daß bei keiner der Kurven eine große Veränderung der Frequenz mit der Temperatur vorliegt und daß bei der Kurve Dl die Frequenz sehr wenig mit der Temperatur schwankt. Die Frequenzen dieser sich insgesamt ergebenden Kurven sind höher als die der Kurve A oder B' wegen der Modifikation der Schaltungsparameter auf Grund des Vorhandenseins beider Kristalle. Es kann mathematisch dargelegt werden, daß, falls bei einem Oszillator eine von zwei Frequenzen möglich ist, bei der er oszillieren kann, er bei der Frequenz oszilliert, bei der der Reihenwiderstand niedriger ist.The curve that can actually be achieved in each individual case depends on the precise design or calculation. The curve Dl, the mathematical analysis of which shows that it is the maximally flattest curve, is achieved by suitable selection of the partial values; however, depending on the partial values actually selected, each curve of a family of curves, e.g. B. the curve Z) 3 can be achieved, which lies approximately between the curves Dl and Dl . It can be seen that there is no great change in frequency with temperature in any of the curves and that in curve Dl the frequency fluctuates very little with temperature. The frequencies of these curves resulting overall are higher than those of curve A or B ' because of the modification of the circuit parameters due to the presence of both crystals. It can be mathematically shown that if an oscillator has one of two frequencies at which it can oscillate, it will oscillate at the frequency at which the series resistance is lower.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind tatsächlich zwei Reihen-Resonanzkreise in Parallelschaltung vorhanden, und bei irgendeiner gegebenen Temperatur ist die Oszillatorfrequenz von dem Kristall abhängig, der den niedrigsten Reihenwiderstand bei der betreffenden Temperatur bietet. In dem mittleren Temperaturbereich (um 51° C) bieten beide Kristalle im wesentlichen gleiche Reihenwiderstände, und beide tragen zur Oszillatorfrequenz bei. Bei einer praktischen Ausführungsform ist der Übergang oder die Umschaltung von dem einen Kristall zu dem anderen, wenn sich die Temperatur durch die Umkehrtemperatur bewegt, glatt und stoßfrei, und es ist in der Praxis keine Diskontinuität bemerkbar.In the embodiment according to FIG. 2 are actually two series resonance circuits connected in parallel is present and at any given temperature is the oscillator frequency of the crystal which offers the lowest series resistance at that temperature. In the middle one Temperature range (around 51 ° C) both crystals offer essentially the same series resistances, and both contribute to the oscillator frequency. In a practical embodiment, the transition or the Switching from one crystal to the other when the temperature changes through the reversal temperature moved, smooth and shock-free, and no discontinuity is noticeable in practice.

Die Bedingung, welche erfüllt werden muß, um eine maximale Flachheit der Frequenz-Temperatur-Kennlinie zu erreichen^ istThe condition that must be met in order to achieve maximum flatness of the frequency-temperature characteristic to reach ^ is

Xc - - Xc - -

0)0)

dabei ist X₀ die Reaktanz der gesamten Schaltungskapazität (Reihenschaltung von Cl und Cl kombinierten Kristallkapazität bei der Anordnung nach Fig. 2); L ist die Induktivität eines jeden Kristalls unter der Annahme, daß beide die gleiche Induktivität haben; β — ocf_c, wobei « der konstante Koeffizient der Parabel ist unter der Annahme, daß beide Parabeln gleich sind; /_c ist die Frequenz einer der Kristalle bei der Umkehrtemperatur; T_x ist die halbe Temperaturdifferenz zwischen den beiden Umkehrtemperaturen. Da der Frequenz-Temperatur-Verlauf (theoretisch) parabelförmig istwhere X _{0 is} the reactance of the total circuit capacitance (series connection of Cl and Cl combined crystal capacitance in the arrangement according to FIG. 2); L is the inductance of each crystal, assuming they both have the same inductance; β - ocf _c , where «is the constant coefficient of the parabola under the assumption that both parabolas are equal; / _c is the frequency of one of the crystals at the reversal temperature; T _x is half the temperature difference between the two reversal temperatures. Because the frequency-temperature curve is (theoretically) parabolic

J JOJ JO (T¹ (T ¹ T \2T \ 2 /Ό\/ Ό \

wobei /₀ = Frequenz bei der Umkehrtemperatur T₀ und / = Frequenz bei irgendeiner Temperatur T, ermöglicht es die Gleichung (1), Kristalle auszuwählen, um eine maximale Kompensation bei jeder erwünschten Frequenz zu schaffen.where / ₀ = frequency at the reversal temperature T ₀ and / = frequency at any temperature T, equation (1) allows crystals to be selected to provide maximum compensation at any desired frequency.

Die im folgenden aufgeführte Gleichung (3) bestimmt die Frequenz der Kristallkombination und ermöglicht es, Kristalle auszuwählen, um eine erwünschte kompensierte Frequenz /* zu geben.The following equation (3) determines the frequency of the crystal combination and allows crystals to be selected to give a desired compensated frequency / *.

f = f A- 3 ß T ^ f I^ f = f A- 3 ß T ^ f I ^

Aus der Gleichung (1) ist zu ersehen, daß die Grenze der Kompensation erreicht ist, wenn X_c so groß wird, daß der Oszillator zu schwingen aufhört. Der mögliche Kompensationsbereich bei irgendeiner Frequenz wird bestimmt durch die Kristallinduktivität bei der Frequenz. Kristalle mit BT-Schnitt haben eine relativ niedrige Induktivität bei 8 MHz, daher ist diese eine vorteilhafte Frequenz in bezug auf die Kompensation. Es hat sich bei praktischen Versuchen als möglich herausgestellt, bei dieser Frequenz unter Verwendung von nur zwei Kristallen mit BT-Schnitt in Parallelkreisen, die Frequenz auf 1: 10^e konstant zu halten über einen Temperaturbereich von —26 bis +66⁰C.From equation (1) it can be seen that the limit of compensation is reached when X _c becomes so large that the oscillator stops oscillating. The possible range of compensation at any frequency is determined by the crystal inductance at that frequency. BT cut crystals have a relatively low inductance at 8 MHz, so this is an advantageous frequency in terms of compensation. It has been found in practical tests as possible at this frequency using only two crystals with BT-section in parallel circuits, the frequency to 1: 10 ^e to keep constant over a temperature range of -26 to +66 ⁰ C.

Durch Erhöhung der Anzahl der Kristalle können sogar weitere Temperaturbereiche bewältigt werden. Eine Berechnung zeigt an, daß es bei 10,5 MHz möglich ist, eine Kompensation von 1: 10^e über einen Bereich von —40 bis 80° C zu erzielen durch Verwendung von drei Kristallen in Parallelkreisen. Irgendwelche kleinen verbleibenden Änderungen der Frequenz mit der Temperatur können leicht praktisch eliminiert werden, falls dieses erforderlich ist, durch Verwendung einer der bekannten Kompensationsschaltungen. By increasing the number of crystals, even wider temperature ranges can be dealt with. A calculation indicates that at 10.5 MHz it is possible to achieve a compensation of 1:10 ^e over a range of -40 to 80 ° C by using three crystals in parallel circles. Any small remaining changes in frequency with temperature can easily be practically eliminated, if necessary, by using one of the known compensation circuits.

Bei hohen Frequenzen werden tatsächlich sehr gute Resultate erzielt durch Verwendung von Hochfrequenzkristallen des y@-Typs mit doppelt gedrehten Schnitten, wobei die Θ-Drehung um eine Achse erfolgt, welche in der X-Y-Ebene liegt, jedoch in einem Winkel zu der Jf-Achse liegt. Eine bevorzugte Form von Kristallen, die innerhalb dieses Begriffs fallen, sind Kristalle mit RT-Schnitt. F i g. 3 zeigt die Frequenz-Temperatur- Kurve ' eines typischen Kristalls mit BT-Schnitt im Vergleich zu der eines Hochfrequenzkristalls mit RT-Schnitt; die in durchgezogener Linie gezeigte Kurve ist für den BT-Kristall und die Punktstrich-Kurve für den RT-Kristall. In F i g. 3 ist - At high frequencies, very good results are actually achieved by using high-frequency crystals of the y @ -type with double-twisted cuts, the Θ-rotation being about an axis which lies in the XY plane , but at an angle to the Jf axis located. A preferred form of crystals falling within this term are RT cut crystals. F i g. 3 shows the frequency-temperature curve of a typical BT cut crystal compared to that of a high frequency RT cut crystal; the curve shown in solid line is for the BT crystal and the dot-dash curve is for the RT crystal. In Fig. 3 is -

als Ordinate aufgetragen (/ ist die Frequenz), und die Temperatur T ist als Abszisse aufgetragen. Es ist zu ersehen, daß die Punktstrichlinienkurve viel flacher istplotted as the ordinate (/ is the frequency), and the temperature T is plotted as the abscissa. It can be seen that the dashed 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. Any circuit according to the invention in which crystals with BT cut could be used equally well with crystals with RT cut, with the circuit is the same and works in the same way. IT-cut crystals could also 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 Untersuchungen zeigen, 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 RT cut has the advantage over the arrangements in which crystals with 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 only two crystals with RT cut in parallel circles are used. 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 those that can be achieved with three BT-cut crystals in parallel circles.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in F i g. 2 gezeigte besondere Schaltung beschränkt, as 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 one shown in FIG. 2 limited particular circuit shown, as 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

Patent claims:

1. Temperature compensated crystal piezoelectric circuitry having more than one Crystal, each of which lies in a circle, with the circles connected in parallel with one another are, characterized in that the crystals are at least approximately parabolic Have frequency-temperature characteristics with a similar course to one another and that at the crystals have their individual reversal temperatures at essentially the same frequency, but at different temperatures occur, which are separated from each other in a distance to be covered Temperature range.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that two parallel-connected circuits are provided, one of which is a crystal and the other a second crystal in Has series connection with a reactance designed so that the second crystal its Reversal temperature at the same frequency as that of the first but at a different temperature has.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that each crystal with an adjustable Inductance is connected in series.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Crystals exhibit BT cut.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the crystals are high-frequency crystals of the type Y ₉ with double-twisted cuts, the 0-rotation taking place around an axis which lies in the A ^ y-plane, but in an angle to the A'-axis.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the crystals have RT cut.

7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the crystals have IT cut.

8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Circuit elements are designed so that they at least approximate the following equation fulfill

Xc = -SnLßT _x ² ,

whereby

Xc 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

β = «/ cist,

where oc is the constant coefficient of the parabola that gives the frequency-temperature curve of a crystal,

fc is the frequency of one of the crystals at the reversal temperature.

1 sheet of drawings