RU1790026C

RU1790026C - Кварцевый генератор

Info

Publication number: RU1790026C
Application number: SU914910301A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Леонидович Борисенко; Олег Тарасович Соколов; Дмитрий Юрьевич Зайцев; Сергей Павлович Ковита; Александр Львович Мясников
Original assignee: Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт; Ленинградский Государственный Технический Университет Им.Калинина
Priority date: 1991-02-11
Filing date: 1991-02-11
Publication date: 1993-01-23

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике и может использоватьс в измерительной аппаратуре. Целью изобретени вл етс уменьшение нестабильности частоты. Кварцевый генератор содержит первый диффе- ренциальный усилитель 1, первый неинвертирующий усилитель 2, первый 3 и второй 4 резисторы, кварцевый резонатор 5, второй неинвертирующий усилитель 6, третий 7 и четвертый 8 резисторы, второй 9 и 10 дифференциальные усилители. Цель изобретени достигаетс за счет того, что подключённое параллельно кварцевому резонатору эквивалентное отрицательное сопротивление имеет симметричную вольт-амперную характеристику, 1.ил.

Description

N.

fe

V

Ю О О

ю

ON

Изобретение предназначено дл использовани в радиотехнической аппаратуре разл йчХОгб назначени , в частности в измерительной технике.

Известны кварцевые генераторы, выполненные в базе дифференциальных усилителей . Эти генераторы используютс в радиотехнических приборах в качестве источников опорного сигнала стабильной частоты . Базовым элементом этих генераторов вл етс дифференциальный усилитель, со1 держащий два транзистора, коллекторы которых через нагрузки подключены к шине питани , а эмиттеры соединены и через генератор стабильного (посто нного) тока (ГСТ) подключены к общей шине. В качестве ГСТ могут использоватьс токостабилизи- рующий транзистор или резистор, питающийс от источника посто нного тока, Базы транзисторов вл ютс неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилител ; а коллекторы этйх т ран- з исторов соответственно инверсным и .неинвёрсным выходами.

Недостатками таких генераторов вл ютс повышенное содержание высших гармоничных составл ющих тока, протекающего через резонатор, низка стабильность частоты, невозможность получени удвоенной частоты.

Из известных кварцевых генераторов на дифференциальных усилител х наиболее близким по технической сущности вл етс генератор, содержащий дифференциальный усилитель, неинверсный вход которого подключён ко входу неинвертирующего усилител Выход неинвертирующего усилител подключен через резисторы соответственно к неинвентирующему и инвертирующему входам усилител . Кварцевый генератор подключен между инвертирующим входом усилител и общей тиной. Автоколебани снимаютс с инверсного выхода усилител . Выход ГСТ усилител используетс дл контрол режима по посто нному току.

При. отсутствии кварцевого резонатора сигналы, поступающие на входы дифференциального усилител через резистор (положительна обратна св зь) и через резистор (отрицательна обратна св зь) - одинаковые , и автоколебани ё генераторе не могут возникйуть. Включение кварцевого резонатора уменьшает глубину отрицательной обратной св зи на частоте, близкой к частоте последовательного резонанса кварца, на которой его эквивалентное сопротивление минимально. В результате в схеме возникают колебани ,контролируемые кварцем.„

Выполнение генератора на дифференциальном усилителе, отличающемс стабильностью режима, определ ет высокую стабильность частоты. Включение кварце5 вого резонатора в цепь отрицательной обратной св зи обеспечивает устойчивую работу на рабочей частоте кварца без перехода на побочные резонансы (что особенно важно, например, дл резонаторов с двух0 поворотными срезами, значени частот по- , бочных резонансов у которых всего на 8-9%% больше рабочего). Однако в известном генераторе имеетс большой коэффициент нелинейных искажений, обуслов- 5 ленный нелинейностью и несимметричностью вольт-амперной характеристики дифференциального усилител , работающего с . самоограничением амплитуды в режиме большого сигнала.

0 В св зи с этим через кварцевый резонатор протекают высшие составл ющие тока, которые обусловливают так называемую нелинейную поправку к частоте колебаний . Дестабилизирующие факторы (изменб5 ние температуры, напр жени питани и тип) привод т к вариации этой поправки, т.е. к увеличению нестабильности частоты. При по влении сигнала помехи (например , в цепи питани ) возникает дополни0 тельна компонента нестабильности частоты. Сигнал помехи, приложенный к резонатору , обусловливает поправку к частоте , пропорциональную KUnSinQ, где К - коэффициент пропорциональности, Un - ам5 плитуда напр жени помехи, Q - фазовый угол между напр жением на резонаторе и помехой, .:

Целью изобретени вл етс уменьшение нестабильности частоты.

0 Поставленна цель достигаетс тем, что в кварцевый генератор, содержащий первый дифференциальный усилитель, неинверсный выход которого подключен к входу первого неинвертйрующего усилител , пер5 вый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к выходу первого неинвертирующего усилител , кварцевый резонатора , первый вывод которого подключен ко второму выводу второго рези0 стора, дополнительно введены второй неинвертирующий усилитель, вход которого подключен к инверсному выходу первого дифференциального усилител , третий и четвертый резисторы, первые выводы кото5 .рых подключены к выходу второго неинвертирующего усилител , а также второй и третий дифференциальные усилители, между неинвертирующим входом второго и инвертирующим входом третьего дифференциальных усилителей включен

кварцевый резонатор, инвертирующие входы второго и третьего дифференциальных усилителей подключены к вторым выводам соответственно третьего и четвертого резисторов , неинвертирующиё входы этих усилителей подключены ко вторым выводам соответственно первого и второго резисторов , выходы сигналов стабильного тока второго и третьего дифференциальных усилителей подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам первого дифференциального усилител .

Сущность изобретени заключаетс в том, что вновь введенные блоки и св зи позвол ют избежать воздействи четных гармоник в цепи резонатора, что приводит к достижению поставленной цели.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

В устройстве к неинвертирующему выходу дифференциального усилител 1 подключен вход неинвертирующего усилител 2, первые выводы первого и второго резисторов 3 и 4 объединены и подключены к выходу неинвертирующего усилител 2. Первый вывод кварцевого резонатора 5 подключен ко второму выводу первого резистора 3, а второй вывод резонатора 5 подключен к выходу второго неинвертирующего усилител б через третий резистор 7, первый вывод этого резистора объединен также с первым выводом четвертого резистора 8, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилител 9. Неинвертирующий вход этого усилител соединен с первым выводом резонатора 5, а инвертирующий .вход третьего дифференциального усилител 10 - со вторым выводом резонатора 5. Выходы сигналов стабильного тока второго 9 и третьего 10 дифференциальных усилителей подключены соответственно к инверсному входам первого дифференциального усилител 1. Выходами основной частоты кварцевого генератора вл ютс выходы усилителей 9 и 10, а выходом удвоенной частоты - выходы сигнала стабильного тока усилител 1. Как уже было сказано, дифференциальные усилители 1, 9, 10 могут быть выполнены по известной схеме. Неинвертирующие усилители 2, 6 генератора (2) представл ют собой эмиттерные повторители.

Кварцевый генератор работает следующим образом,

. При отключении резонатора 5 и одинаковых по величине резисторах 3, 4, 7, 8 напр жени , поступающие на входы каждого из дополнительных дифференциальных усилителей 9 и 10 равны по величине и противофазны . Поэтому напр жение сигнала на выходе ГСТ будет отсутствовать. При включении кварцевого резонатора 5 между неин- вертирующим входом усилител 9 и инвертирующим входом усилител 10, на которых сигналы противофазны, на частоте, близкой к частоте последовательного резонанса кварца, эти входы соединены через его малое эквивалентное сопротивление,

0 Поэтому амплитуда сигнала на входах усилителей 9, 10, к которым подключен кварц, меньше амплитуды сигнала, действующего на вторых входах этих усилителей.

В результате на выходе ГСТ усилителей

5 9, 10 возникнут сигналы, соответственно противофазные сигналы на выходах неинвертирующих усилителей 2, 6. Эти сигналы через усилитель. 1, измен ющий фазу каждого из них на 180°, поступают на входы неинверти0 рующих усилителей 2, 6. Таким образом в схеме выполн етс условие баланса фаз. При выполнении амплитудного услови самовозбуждени в схеме возникнут колебани , контролируемые кварцем. Выходные сигналы

5 снимаютс с выходов усилителей 9 и 10, разв занных со схемой генератора. Они попарно . равны и противофазны. На входах дифференциального усилител 1 также присутствуют равные и противофазные сигналы. В св зи с

0 этим на его выходе ГСТ отсутствуют нечетные гармоники. Четные гармоники складываютс . Поэтому с выхода ГСТ усилител 1 можно снимать сигнал удвоенной частоты.

Предложенное включение обусловлива5 ет симметричную вольт-амперную характеристику эквивалентного отрицательного сопротивлени , подключаемого к кварцевому резонатору. В этом случае в спектре тока через кварцевый резонатор отсутствуют

0 четные высшие гармоники. Нелинейна .поправка к частоте из-за действи высших гармоник уменьшаетс . При этом уменьшаютс и изменени частоты из-за возможных вариаций поправки от действи дестабили5 зирующих факторов. На выходах резонато- ра при по влении сигнала помехи он будет равным по величине и синфазным, что не приведет к изменению частоты.

Предлагаемый генератор удобен дл

0 микроисполнени , позвол ет в несколько раз уменьшить р д компонент нестабильности частоты. Имеет четыре разв занных выхода с попарно равными и противофазными сигналами и дополнительный выход дл сиг- 5 нала удвоенной частоты.

Предлагаемый генератор выгодно отличаетс от прототипа. В нем достигаетс

уменьшение нестабильности частоты при сохранении всех положительных характеристик прототипа.

Claims

Формула изобретени

Кварцевый генератор, содержащий первый дифференциальный усилитель, неинверсный выход которого подключен к входу первого неинвертирующего усилител , первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к выходу первого неинвертирующего усилител , кварцевый резонатор , первый вывод которого подключен к второму выводу второго резистора, отличающийс тем, что, с целью уменьшени нестабильности частоты, введены второй неинвертирующий усилитель, вход которого подключен к инверсному выходу первого дифференциального усилител , третий и четвертый резисторы, первые выводы кото0

5

рых подключены к выходу второго неинвертирующего усилител , а также второй и третий дифференциальные усилители, нёинвертирующие входы которых подключены к вторым выводам, соответственно второго и первого резисторов, при этом второй вывод кварцевого резонатора соединен с вторым выводом третьего резистора и с инвертирующим входом третьего дифференциального усилител , второй вывод четвертого резистора соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилител , выходы сигналов стабильного тока второго и третьего дифференциальных усилителей подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам первого дифференциального усилител .