RU2085958C1 - Crystal oscillator parameter measuring device - Google Patents
Crystal oscillator parameter measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2085958C1 RU2085958C1 SU4818449A RU2085958C1 RU 2085958 C1 RU2085958 C1 RU 2085958C1 SU 4818449 A SU4818449 A SU 4818449A RU 2085958 C1 RU2085958 C1 RU 2085958C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- frequency
- calculator
- node
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике измерений и предназначено для измерений функции переходных процессов установления частоты и амплитуды колебаний кварцевых генераторов, а также их коэффициента неизохронности. The invention relates to a measurement technique and is intended for measuring the function of transients of establishing the frequency and amplitude of oscillations of crystal oscillators, as well as their non-isochronism coefficient.
Цель изобретения расширение функциональных возможностей. The purpose of the invention is the expansion of functionality.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для измерения параметров кварцевых генераторов; на фиг. 2 функциональная схема вычислителя; на фиг. 3 функциональная схема узла сравнения разности кодов; на фиг. 4 функциональная схема регистратора; на фиг. 5 временные функции изменения измеряемых параметров на участке переходного процесса. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device for measuring the parameters of crystal oscillators; in FIG. 2 functional diagram of the calculator; in FIG. 3 is a functional diagram of a code difference comparison unit; in FIG. 4 functional diagram of the registrar; in FIG. 5 time functions of the change of the measured parameters in the transient process.
Устройство для измерения параметров кварцевых генераторов содержит исследуемый кварцевый генератор 1, источник питания 2, детектор 3, усилитель 4, генератор опорной частоты 5, узел выборки-хранения 6, первый делитель частоты 7, второй делитель частоты 8, аналого-цифровой преобразователь 9, элемент задержки 10, измеритель временных интервалов 11, вычислитель 12, первый блок памяти 13, второй блок памяти 14, узел сравнения разности кодов 15 и регистратор 16. A device for measuring the parameters of crystal oscillators contains the crystal oscillator 1 under investigation, a power supply 2, a detector 3, an amplifier 4, a reference frequency generator 5, a sample-storage unit 6, a first frequency divider 7, a second frequency divider 8, an analog-to-digital converter 9, an
Элементы устройства соединены следующим образом. The elements of the device are connected as follows.
Вход и выход исследуемого кварцевого генератора 1 подключены соответственно к выходу источника 2 питания и к входам детектора 3, усилителя 4. Выход детектора 3 соединен с информационным входом узла 6 выборки-хранения. Выход усилителя 4 соединен со счетным входом первого делителя частоты 7, выходом соединенного с управляющим входом узла 6 выборки-хранения, с входом установки второго делителя частоты 8, счетный вход которого соединен с выходом генератора 5 опорной частоты, выходы узла 6 выборки-хранения и первого делителя частоты 7 соединены с входами соответственно аналого-цифрового преобразователя 9 и элемента 10 задержки, выходы первого 7 и второго 8 делителя частоты соединены соответственно с первым и вторым входами измерителя 11 временных интервалов. Выход аналого-цифрового преобразователя 9 соединен с первым входом вычислителя 12, выходы элемента 10 задержки и измерителя 11 временных интервалов соединены соответственно с входом первого блока 13 памяти, выходом соединенного с вторым входом вычислителя 12 и информационным входом второго блока 14 памяти, вход записи и выход второго блока 14 памяти соединены соответственно с выходом первого делителя частоты 7 и вторым входом узла 15 сравнения разности кодов, первый вход, управляющий вход и выход узла 15 сравнения разности кодов соединены соответственно с выходом первого блока 13 памяти, выходом первого делителя частоты 7 и входом записи вычислителя 12. Первый, второй, третий входы и вход синхронизации регистратора 16 соединены с выходами соответственно измерителя 11 временных интервалов, вычислителя 12, аналого-цифрового преобразователя 9 и источника питания 2. The input and output of the investigated crystal oscillator 1 are connected respectively to the output of the power source 2 and to the inputs of the detector 3, amplifier 4. The output of the detector 3 is connected to the information input of the sampling-storage unit 6. The output of amplifier 4 is connected to the counting input of the first frequency divider 7, the output connected to the control input of the sampling-storage unit 6, with the installation input of the second frequency divider 8, the counting input of which is connected to the output of the reference frequency generator 5, the outputs of the sampling-storage unit 6 and the first the frequency divider 7 is connected to the inputs of an analog-to-digital converter 9 and the
Вычислитель 12 (фиг. 2) содержит блок 17 памяти, одновибратор 18, элемент 2И 19 и постоянное запоминающее устройство 20 (программируемую логическую матрицу). The computer 12 (Fig. 2) contains a
Узел 15 сравнения разности кодов (фиг. 3) содержит вычитатель 21, блок 22 памяти, узел 23 сравнения кодов, резистор 24 и конденсатор 25. The
Регистратор 16 (фиг. 4) содержит цифроаналоговые преобразователи 26, генератор импульсов 27, аналоговый коммутатор 28, кольцевой регистр сдвига 29 и осциллограф 30. The registrar 16 (Fig. 4) contains digital-to-
Устройство для измерения параметров кварцевых генераторов работает следующим образом. A device for measuring the parameters of crystal oscillators works as follows.
Источник 2 питания периодически подает напряжение питания на исследуемый кварцевый генератор 1, после чего на его выходе протекают переходные процессы установления амплитуды U(t) и частоты fx(t) колебаний, которые описываются соответственно соотношениями:
где Vy амплитуда колебаний в установившемся режиме;
q= 2π fxo•(μ1-1)/Q;
здесь fx0 начальное значение исследуемой частоты;
μ1 фактор генерации кварцевого генератора;
Q добротность кварцевого резонатора, входящего в состав исследуемого кварцевого генератора 1;
n=Vy/Uш,
где Uш напряжение шумов в начальной момент запуска кварцевого генератора;
Δfx(t) изменение частоты исследуемого кварцевого генератора 1 на участке переходного процесса;
βн коэффициент неизохронности, характеризующий связь между изменениями амплитуды и частоты колебаний кварцевого генератора, который может быть рассчитан по формуле
βн= Δfx(t)/[U(t)]2 (3)
Выходной сигнал исследуемого кварцевого генератора 1 через усилитель 4, который для уменьшения влияния амплитудных измерений на результаты измерения частоты должен иметь стабильные фазовые характеристики, поступает на счетный вход первого делителя частоты 7. На его выходе формируется последовательность импульсов усреднения, следующих с периодом
τx= nx/fx(t)=nxTx(t) (4)
где nx коэффициент деления первого делителя частоты 7.The power source 2 periodically supplies a supply voltage to the investigated crystal oscillator 1, after which transient processes of establishing the amplitude U (t) and frequency f x (t) of the oscillations occur, which are described respectively by the relations:
where V y the amplitude of the oscillations in the steady state;
q = 2π f xo • (μ 1 -1) / Q;
here f x0 is the initial value of the studied frequency;
μ 1 crystal oscillator generation factor;
Q is the quality factor of the quartz resonator, which is part of the investigated quartz generator 1;
n = V y / U w ,
where U W the noise voltage at the initial moment of launch of the crystal oscillator;
Δf x (t) the change in the frequency of the investigated crystal oscillator 1 on the transient;
β n isochronism coefficient characterizing the relationship between changes in the amplitude and frequency of oscillations of a crystal oscillator, which can be calculated by the formula
β n = Δf x (t) / [U (t)] 2 (3)
The output signal of the investigated crystal oscillator 1 through amplifier 4, which in order to reduce the influence of amplitude measurements on the frequency measurement results must have stable phase characteristics, is fed to the counting input of the first frequency divider 7. At its output, a sequence of averaging pulses is formed, which follow with a period
τ x = n x / f x (t) = n x T x (t) (4)
where n x is the division coefficient of the first frequency divider 7.
Каждым импульсом усреднения устанавливается коэффициент деления второго делителя частоты 8 (no). Вследствие этого последовательность опорных импульсов, сформированная на выходе второго делителя частоты 8 из импульсов генератора 5 опорной частоты, задержана относительно последовательности импульсов усреднения на временной интервал τo, равный
τo=no•To (5)
где Tо период следования импульсов опорной частоты.Each averaging pulse sets the division coefficient of the second frequency divider 8 (n o ). As a result, the sequence of reference pulses generated at the output of the second frequency divider 8 from the pulses of the reference frequency generator 5 is delayed relative to the sequence of averaging pulses by a time interval τ o equal to
τ o = n o • T o (5)
where T is the pulse repetition period of the reference frequency.
Измеритель 11 временных интервалов формирует код Nf, пропорциональный длительности временного интервала между импульсом усреднения и соответствующим ему опорным импульсом:
Nf= (τx-τo)/T, (6)
где T период следования импульсов частоты заполнения временного интервала.The meter 11 time intervals generates a code N f proportional to the duration of the time interval between the averaging pulse and the corresponding reference pulse:
N f = (τ x -τ o ) / T, (6)
where T is the pulse repetition period of the filling frequency of the time interval.
Соотношение (6) с учетом (4), (5) принимает вид
где Txo= 1/fxo начальное значение периода исследуемой частоты;
ΔTx(t) изменение периода исследуемых колебаний на участке переходного процесса, аналитическое описание которого получено в результате решения очевидного уравнения
± Δfx(t)= 1/Txo∓ 1/[Txo± ΔTx(t)]
и имеет вид
± ΔTx(t) = ∓ Δfx(t)/ {fxo•[fxo± Δfx(t)]} (8)
Соотношение (7) с учетом (8) и того, что у кварцевых генераторов fxo≫ Δfx(t) а коэффициенты деления первого 7 и второго 8 делителей частоты выбирают из условия
noTo=nxTxo,
принимает вид
Nf= ± nx•Δfx(t)/(f
т. е. выходной код измерителя 11 временных интервалов не зависит от начального значения периода исследуемых колебаний.Relation (6), taking into account (4), (5), takes the form
where T xo = 1 / f xo is the initial value of the period of the studied frequency;
ΔT x (t) is the change in the period of the studied oscillations in the transient region, the analytical description of which is obtained by solving the obvious equation
± Δf x (t) = 1 / T xo ∓ 1 / [T xo ± ΔT x (t)]
and has the form
± ΔT x (t) = ∓ Δf x (t) / {f xo • [f xo ± Δf x (t)]} (8)
Relation (7) taking into account (8) and the fact that for quartz oscillators f xo ≫ Δf x (t) and the division coefficients of the first 7 and second 8 frequency dividers are selected from the condition
n o T o = n x T xo ,
takes the form
N f = ± n x • Δf x (t) / (f
i.e., the output code of the meter for 11 time intervals does not depend on the initial value of the period of the studied oscillations.
Одновременно выходной сигнал исследуемого кварцевого генератора 1 через детектор 3, предназначенный для выделения огибающей амплитудного переходного процесса, поступает на узел 6 выборки-хранения. Для синхронизации моментов получения кодов частоты Nf и амплитуды Nu информация в узел 6 выборки-хранения заносится импульсом усреднения. Запомненное напряжение преобразуется аналого-цифровым преобразователем 9 в код Nu, который поступает на регистратор 16 для регистрации, а выходным сигналом узла 15 сравнения разности кодов заносится в вычислитель 12.At the same time, the output signal of the investigated crystal oscillator 1 through the detector 3, designed to isolate the envelope of the amplitude transient, is fed to the node 6 sample-storage. To synchronize the moments of obtaining codes of frequency N f and amplitude N u information in the node 6 sample-storage is entered by the averaging pulse. The stored voltage is converted by an analog-to-digital converter 9 into the code N u , which is supplied to the
Каждый импульс усреднения переписывает предыдущее значение кода Nf из первого блока памяти 13 во второй блок памяти 14 и затем через время τ31 (где τ31 время задержки сигнала в элементе 10 задержки) записывает код Nfi в первый блок памяти 13. Узел 15 сравнения разности кодов формирует код [Nfi Nf(i-1)] и сравнивает его с кодом [Nf(i-2) - Nf(i-1)] до момента времени t= tmf=ln(n2-1)/g, соответствующего точке максимальной крутизны функции Δfx(t), [Nf(i-2) Nf(i-1)]>[Nfi Nf(i-1)] и выходной сигнал узла 15 сравнения разности кодов имеет, например, нулевой уровень.Each averaging pulse rewrites the previous value of the code N f from the first memory block 13 to the second memory block 14 and then, after a time τ 31 (where τ 31 is the delay time of the signal in the delay element 10), writes the code N fi to the first memory block 13.
При t ≥ tmf код [Nfi Nf(i-1)] равен или превышает [Nf(i-2) Nf(i-1)] и на выходе узла 15 сравнения разности ходов формируется нулевой уровень, что указывает на момент времени, в котором крутизна функции переходного процесса установления частоты максимальна.For t ≥ t mf, the code [N fi N f (i-1) ] is equal to or greater than [N f (i-2) N f (i-1) ] and a zero level is formed at the output of the
В вычислителе 12 по записанным в момент t=tmf кодам Nf и Nu, которые в этот момент времени соответственно равны Nf= Δfm/2 и (где Δfm измерение частоты исследуемых колебаний на участке переходного процесса) в соответствии с (3) рассчитывается код коэффициента неизохронности по соотношению
Из анализа соотношения (9) следует, что в момент времени t=tmf величина коэффициента неизохронности определяется только изменением частоты на участке переходного процесса и амплитудой колебаний в установившемся режиме.In the
From the analysis of relation (9), it follows that at the time t = t mf the value of the nonisochronism coefficient is determined only by a change in the frequency in the transient region and the amplitude of the oscillations in the steady state.
Полученные значения кодов Nf, Nu и для их визуализации подаются на регистратор 16 (фиг.5), работа которого синхронизируется выходным сигналом источника 2 питания.The obtained values of the codes N f , N u and for their visualization served on the recorder 16 (figure 5), the operation of which is synchronized by the output signal of the power supply 2.
Работа вычислителя 12 происходит следующим образом. The operation of the
Импульс, поступающий на вход записи вычислителя 12, фиксирует в блоках 17 памяти коды Nf и Nu и запускает одновибратор 18. Нулевым уровнем выходного сигнала последнего закрываются элементы 2И 19. Вследствие этого на выходе постоянного запоминающего устройства 20 (программируемой логической матрицы) устанавливают нулевые значения кодов.The pulse received at the recording input of the
В постоянное запоминающее устройство 20 (программируемую логическую матрицу) предварительно занесена таблица истинности, описываемая соотношением (8). In the read-only memory 20 (programmable logic matrix), a truth table described by relation (8) is pre-recorded.
Узел 15 сравнения разности кодов работает следующим образом. The
Вычитатель 21 формирует разность кодов, поступающих на его входы. По очередному импульсу усреднения выходной код вычитателя 21 заносится в блок памяти 22, после чего изменяются коды на входах узла 15 сравнения разности кодов (в первый 13 и второй 14 блоки памяти заносятся соответственно коды Nfi и Nf(i-1).
На выходе вычитателя 21 формируется новая разность кодов, которая в узле 23 сравнения кодов сравнивается с выходным кодом блока памяти 22. At the output of the
Интегрирующая цепочка (резистор 24 и конденсатор 25) предотвращает ложное срабатывание узлов предлагаемого устройства от коротких импульсов, которые могут появиться во время смены кодов на входах вычитателя 21. An integrating chain (
Регистратор 16 работает следующим образом. The
Цифроаналоговые преобразователи 26 преобразуют поступившие коды в напряжения, которые поочередно коммутируются аналоговым коммутатором 28 на осциллограф 30. Работой аналогового коммутатора 28 управляет кольцевой регистр сдвига 29. Частота коммутации напряжений определяется частотой выходного сигнала генератора импульсов 27. Digital-to-
По сравнению с прототипом устройство для измерения параметров кварцевых генераторов имеет преимущество, заключающееся в расширении функциональных возможностей. Compared with the prototype, a device for measuring the parameters of crystal oscillators has the advantage of expanding the functionality.
Это обусловлено возможностью измерений следующих параметров кварцевых генераторов:
функции переходного процесса установления амплитуды колебаний кварцевого генератора;
коэффициента неизохронности;
времени tmf, соответствующего точке максимальной крутизны функции переходного процесса установления частоты.This is due to the possibility of measuring the following parameters of crystal oscillators:
functions of the transition process of establishing the oscillation amplitude of the crystal oscillator;
non-isochronism coefficient;
time t mf corresponding to the point of maximum steepness of the transition function of the frequency establishment.
Устройство для измерения параметров кварцевых генераторов может быть использовано автономно, а также в составе автоматизированных систем и комплексов для испытаний управляемых кварцевых генераторов. A device for measuring the parameters of crystal oscillators can be used independently, as well as in automated systems and complexes for testing controlled crystal oscillators.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4818449 RU2085958C1 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Crystal oscillator parameter measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4818449 RU2085958C1 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Crystal oscillator parameter measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2085958C1 true RU2085958C1 (en) | 1997-07-27 |
Family
ID=21510563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4818449 RU2085958C1 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Crystal oscillator parameter measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2085958C1 (en) |
-
1990
- 1990-04-23 RU SU4818449 patent/RU2085958C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 976402, кл. G 01 R 29/22, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР N 1347046, кл. G 01 R 29/22, 1985. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3406439B2 (en) | Variable delay circuit delay time measurement device | |
US4943955A (en) | Atomic clock | |
US5258720A (en) | Digital sample and hold phase detector | |
US4637733A (en) | High-resolution electronic chronometry system | |
JPH08292214A (en) | Precise voltage measuring system | |
US7046094B2 (en) | Method and ring oscillator circuit for measuring circuit delays over a wide operating range | |
RU2085958C1 (en) | Crystal oscillator parameter measuring device | |
US7057978B2 (en) | Time interval measurement device | |
US4414639A (en) | Sampling network analyzer with sampling synchronization by means of phase-locked loop | |
Kramer et al. | Multi-channel synchronous digital phase recorder | |
US4860227A (en) | Circuit for measuring characteristics of a device under test | |
US4839651A (en) | Apparatus for measuring the dynamic characteristics of an analog-digital converter | |
Musch et al. | Measurement of the ramp linearity of extremely linear frequency ramps using a fractional dual loop structure | |
RU17666U1 (en) | FREQUENCY COMPARATOR | |
JPH09196977A (en) | Spectrum analyzer | |
JPH08122465A (en) | Device of measuring time | |
JP2627758B2 (en) | Signal generator | |
SU1115031A1 (en) | Ac voltage calibrator | |
RU2679930C1 (en) | Precision digital frequency meter | |
SU1056216A1 (en) | Device for taking autocorrelation function of pseudorandom signal | |
SU1474839A1 (en) | Monitor of dynamic parameters of anlog-to-digital converter | |
RU2041469C1 (en) | Phase fluctuation characteristic meter | |
JP2749584B2 (en) | Swept frequency signal generator | |
SU1188559A1 (en) | Arrangement for vibration-acoustic diagnosis of rotor machines | |
JPH0514213Y2 (en) |