RU1815792C

RU1815792C - Crystal oscillator

Info

Publication number: RU1815792C
Authority: RU
Inventors: Валентин Петрович Литвинов; Александр Михайлович Васильев; Яков Ефимович Файлер; Юрий Павлович Белянин; Михаил Егорович Курлов
Original assignee: Всесоюзный Заочный Политехнический Институт; Научно-исследовательский институт "Фонон"
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1993-05-15

Abstract

Изобретение относитс к радиоэлектронике , в частности, к области генерировани высокостабильных колебаний, и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре в качестве источника высокостабильных колебаний. Целью изобретени вл етс повышение стабильности частоты колебаний и увеличение амплитуды колебаний . Кварцевый генератор содержит транзистор с цепью базового смещени , коллекторную нагрузку, резистор эмиттер- ной цепи, включенный между эмиттером транзистора и общей шиной, и цепь обратной св зи, содержащую емкостной делитель напр жени , включенный между эмиттером транзистора и общей шиной, и средн точка которого через кварцевый резонатор подключена к базе транзистора. 1 ил.The invention relates to radio electronics, in particular, to the field of generation of highly stable oscillations, and can be used in electronic equipment as a source of highly stable oscillations. The aim of the invention is to increase the stability of the oscillation frequency and increase the amplitude of the oscillations. A quartz oscillator comprises a transistor with a base bias circuit, a collector load, an emitter circuit resistor connected between the transistor emitter and the common bus, and a feedback circuit containing a capacitive voltage divider connected between the transistor emitter and the common bus, and whose midpoint through a quartz resonator connected to the base of the transistor. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к области радиоэлектроники , в частности, к области генерировани высокостабильных колебаний и может быть использовано в различной радиоэлектронной аппаратуре в качестве источника высокостабильных колебаний.The invention relates to the field of electronics, in particular to the field of generation of highly stable oscillations and can be used in various electronic equipment as a source of highly stable oscillations.

Целью предлагаемого изобретени вл етс увеличение амплитуды колебаний в осцилл торном режиме и уменьшение вли ни нагрузки на стабильность частоты.The aim of the invention is to increase the amplitude of oscillations in the oscillatory mode and to reduce the influence of the load on the frequency stability.

На чертеже представлена принципиальна электрическа схема транзисторного однокаскадного кварцевого генератора с Т- образной колебательной системой:The drawing shows a circuit diagram of a transistor single-stage crystal oscillator with a T-shaped oscillatory system:

Кварцевый генератор содержит транзистор 1 с первым резистором 2 в цепи эмиттера , второй и третий резисторы 3, 4 делител базового смешени , первый конденсатор 5, второй конденсатор 6 частотно избирательной колебательной системы, разделительный конденсатор 7, кварцевыйThe crystal oscillator contains a transistor 1 with a first resistor 2 in the emitter circuit, a second and third resistors 3, 4 of the basic mixing divider, a first capacitor 5, a second capacitor 6 of a frequency-selective oscillatory system, an isolation capacitor 7, a quartz crystal

резонатор 8, четвертый резистор 9 и п тый резистор 10.a resonator 8, a fourth resistor 9, and a fifth resistor 10.

Кварцевый генератор работает следующим образом.A crystal oscillator operates as follows.

При подаче на генератор питающего напр жени в нем возникают стационарные колебани с частотой кварцевого резонатора 8. На частоте ниже частоты последовательного резонатора кварцевый резонатор 8 имеет емкостное сопротивление, а на участке частот между последовательным и параллельным резонансными - индуктивное сопротивление. В генераторе кварцевый резонатор 8 работает вблизи частоты последо- вательного резонанса. Баланс фаз в генераторе выполн етс , как при работе кварцевого резонатора 8 с емкостной, так и с индуктивной реакцией. Дл возбуждени колебаний в осцилл торном режиме необходимо создать услови , чтобы в генераторе не возбуждались колебани за счет статиче00When the supply voltage is applied to the generator, stationary oscillations arise with the frequency of the quartz resonator 8. At a frequency below the frequency of the serial resonator, the quartz resonator 8 has capacitive resistance, and inductive frequency resistance occurs between the serial and parallel resonant frequencies. In the oscillator, the quartz resonator 8 operates near the frequency of the series resonance. The phase balance in the generator is performed both during operation of the quartz resonator 8 with a capacitive and an inductive reaction. In order to excite oscillations in the oscillator mode, it is necessary to create conditions so that oscillations are not excited in the generator due to static

ел VIate VI

ю кэyu ke

ской емкости кварцевого резонатора 8. Это обеспечиваетс подбором величин резистора 9 и 10. Величина резистора 10 вли ет как на баланс фаз, так и на баланс амплитуд. Поэтому измен его величину можно обеспечить условие возбуждени колебаний в осцилл торном режиме, а также работу генератора по третьей или п той механической гармонике кварцевого резонатора 8. Резистор 9 вли ет в основном на баланс амплитуд и обеспечивает регулирование соотношени величин положительной и отрицательной обратной св зи, больша величина отрицательной обратной св зи в генераторе обеспечивает стабилизацию амплитуды колебаний, что повышает стабильность частоты генератора, Замена резистора 9 на параллельный колебательный контур позвол ет возбуждать в генераторе кварцевые резонаторы 8 на более высоких номерах механических гармоник , и т.д. За счёт большой площади усилени каскада, при подаче сигнала положительной обратной св зи с эмиттера на базу, в генераторе возбуждаютс колебани с амплитудой напр жени в 2-3 раза превышающей амплитуду напр жени в генераторе с П-образной колебательной системой при возбуждении одного.и того же кварцевого резонатора 8. В то же врем Т-образна колебательна система с кварцевым резонатором 8, как и П-образный контур, имеет высокую крутизну характеристики коэффициента фазы в функции от частоты , за счет чего обеспечиваетс высока стабильность частоты генератора.capacitance of the quartz resonator 8. This is ensured by the selection of the values of the resistor 9 and 10. The value of the resistor 10 affects both the phase balance and the amplitude balance. Therefore, by changing its value, it is possible to provide the condition for the excitation of oscillations in the oscillatory mode, as well as the operation of the generator according to the third or fifth mechanical harmonic of the quartz resonator 8. The resistor 9 mainly affects the amplitude balance and provides regulation of the ratio of the values of positive and negative feedback. the large negative feedback in the generator provides stabilization of the amplitude of the oscillations, which increases the stability of the frequency of the generator, Replacing the resistor 9 with a parallel oscillation The loop allows excitation of quartz resonators 8 in the generator at higher numbers of mechanical harmonics, etc. Due to the large amplification area of the cascade, when a positive feedback signal is sent from the emitter to the base, oscillations are excited in the generator with a voltage amplitude 2-3 times higher than the voltage amplitude in a generator with a U-shaped oscillatory system when one is excited. of the quartz resonator 8. At the same time, the T-shaped oscillation system with quartz resonator 8, like the U-shaped circuit, has a high slope of the phase coefficient as a function of frequency, which ensures high stability awn oscillator frequency.

Нагрузка генератора подключена к коллектору транзистора, который непосредственно не св зан с колебательной системой, а имеет с ней малую внутреннюю св зь че- . рез транзистор, поэтому генератор обеспечивает уменьшение вли ни нагрузки на стабильность частоты.The generator load is connected to the collector of the transistor, which is not directly connected to the oscillatory system, but has a small internal connection with it. cut the transistor, therefore, the generator reduces the influence of the load on the frequency stability.

Пример конкретной реализации генератора . Генератор выполнен в интегральном исполнении на частоты 15. 20 и 30 МГц. Проверена работа схемы при включении в коллекторной цепи резистора на частотах до 50 МГц.An example of a specific implementation of the generator. The generator is made in integral design at a frequency of 15. 20 and 30 MHz. The operation of the circuit was checked when a resistor was turned on in the collector circuit at frequencies up to 50 MHz.

Технические преимущества кварцевого генератора с Т-образной колебательной системой обусловлены улучшением его характеTechnical advantages of a quartz oscillator with a T-shaped oscillatory system are due to the improvement of its character

ристики, а именно увеличением амплитудыristica, namely an increase in amplitude

колебаний в осцилл торном режиме и уменьшением вли ни нагрузки на стабильность частоты генератора. Использование данного кварцевого генератора позволит сократить число усилительных каскадов и улучшить качество изделий РЭА.oscillations in the oscillatory mode and a decrease in the influence of the load on the frequency stability of the generator. The use of this quartz oscillator will reduce the number of amplification stages and improve the quality of CEA products.

Фор мула изобретени Formula of the invention

Кварцевый генератор, содержащий транзистор с цепью базового смещени , коллекторную нагрузку, один вывод которой соединен с потенциальной клеммой источника питани , а другой - с коллекторомA crystal oscillator comprising a transistor with a base bias circuit, a collector load, one terminal of which is connected to a potential terminal of the power source, and the other to the collector

транзистора, резистор эмиттерной цепи, один вывод которого соединен с общей шиной , а другой - с эмиттером транзистора, цепь обратной св зи, включенную между эмиттером и базой транзистора, а такжеa transistor, an emitter circuit resistor, one terminal of which is connected to a common bus and the other to an emitter of a transistor, a feedback circuit connected between the emitter and the base of the transistor, and

кварцевый резонатор, отличающийс тем, что, с целью повышени стабильности частоты колебаний и увеличени амплитуды колебаний, цепь обратной св зи включает первый конденсатор, перва обкладка которого соединена с общей шиной, второй кон- денсатор, перва обкладка которого соединена с второй обкладкой первого конденсатора , а втора обкладка - с эмиттером транзистора, при этом один вывод кварцевого резонатора соединен с второй обкладкой первого конденсатора, а другой его вывод подключен к базе транзистора.quartz resonator, characterized in that, in order to increase the stability of the oscillation frequency and increase the amplitude of the oscillations, the feedback circuit includes a first capacitor, the first lining of which is connected to a common bus, a second capacitor, the first lining of which is connected to the second lining of the first capacitor, and the second lining - with the emitter of the transistor, while one output of the quartz resonator is connected to the second lining of the first capacitor, and its other output is connected to the base of the transistor.