RU2531871C1 - Quartz oscillator - Google Patents
Quartz oscillator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531871C1 RU2531871C1 RU2013139794/08A RU2013139794A RU2531871C1 RU 2531871 C1 RU2531871 C1 RU 2531871C1 RU 2013139794/08 A RU2013139794/08 A RU 2013139794/08A RU 2013139794 A RU2013139794 A RU 2013139794A RU 2531871 C1 RU2531871 C1 RU 2531871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inverting amplifier
- output
- input
- quartz resonator
- quartz
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для генерации электрических сигналов, стабилизированных электромеханическими резонаторами, в частности в пьезорезонансных датчиках.The invention relates to the field of electronic technology and can be used to generate electrical signals stabilized by electromechanical resonators, in particular in piezoresonance sensors.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является кварцевый генератор (см. патент РФ №2450415 от 11.03.2011 г., опубликованный в Б.И. №13 от 10.05.2012 г.), содержащий кварцевый резонатор и блок компенсации его статической емкости, включающий последовательно соединенные первый инвертирующий усилитель и конденсатор, при этом второй вывод конденсатора и вход первого инвертирующего усилителя соединены с выводами кварцевого резонатора соответственно.The closest in technical essence to the claimed device is a crystal oscillator (see RF patent No. 2450415 dated 03/11/2011, published in B.I. No. 13 dated 05/10/2012), containing a crystal and a compensation unit for its static capacitance including a first inverting amplifier and a capacitor connected in series, wherein the second capacitor terminal and the input of the first inverting amplifier are connected to the terminals of the quartz resonator, respectively.
Указанное выше устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и поэтому выбрано в качестве прототипа.The above device is the closest in technical essence to the claimed and therefore selected as a prototype.
Недостатком прототипа является относительно малое значение активного импеданса нагрузки кварцевого резонатора и соответственно малое значение напряжения на выходе кварцевого резонатора, что требует использования усилителя с большим коэффициентом передачи.The disadvantage of the prototype is the relatively low value of the active load impedance of the quartz resonator and, accordingly, the low voltage value at the output of the quartz resonator, which requires the use of an amplifier with a high transmission coefficient.
Решаемой технической задачей является создание генератора с кварцевым резонатором с повышенным напряжением на нагрузке кварцевого резонатора без потери его добротности и снижения требований к коэффициенту передачи усилителя в контуре обратной связи.The technical problem to be solved is the creation of a generator with a quartz resonator with an increased voltage at the load of the quartz resonator without losing its quality factor and reducing the requirements for the gain of the amplifier in the feedback loop.
Достигаемым техническим результатом является повышение устойчивости работы генератора в различных условиях эксплуатации.Achievable technical result is to increase the stability of the generator in various operating conditions.
Для достижения технического результата в кварцевом генераторе, содержащем кварцевый резонатор и блок компенсации его статической емкости, включающий последовательно соединенные первый инвертирующий усилитель и конденсатор, при этом второй вывод конденсатора и вход первого инвертирующего усилителя соединены с выводами кварцевого резонатора соответственно, новым является то, что дополнительно введены второй инвертирующий усилитель, выход которого является выходом устройства, каскодный неинвертирующий усилитель, выполненный на двух КМОП-транзисторах, и фазовый корректор, выход которого через кварцевый резонатор соединен со входом каскодного неинвертирующего усилителя, выход которого соединен со входом второго инвертирующего усилителя, выход которого соединен со входом фазового корректора.To achieve a technical result in a quartz oscillator containing a quartz resonator and a compensation unit for its static capacitance, including a first inverting amplifier and a capacitor connected in series, the second capacitor terminal and the input of the first inverting amplifier are connected to the quartz resonator terminals, respectively, new is that introduced a second inverting amplifier, the output of which is the output of the device, a cascode non-inverting amplifier, made on two CMOS transistors, and a phase corrector, the output of which through the quartz resonator is connected to the noninverting input cascode amplifier whose output is connected to the input of the second inverting amplifier, whose output is connected to the input of a phase corrector.
На фигуре 1 изображена функциональная схема заявляемого генератора. На фигуре 2 представлена схема одного из возможных вариантов реализации заявляемого генератора. На фигуре 3 представлена эквивалентная схема кварцевого резонатора.The figure 1 shows a functional diagram of the inventive generator. The figure 2 presents a diagram of one of the possible embodiments of the inventive generator. The figure 3 presents the equivalent circuit of a quartz resonator.
Кварцевый генератор содержит кварцевый резонатор 1 и блок компенсации его статической емкости 2, включающий последовательно соединенные первый инвертирующий усилитель 3 и конденсатор 4, при этом второй вывод конденсатора 4 и вход первого инвертирующего усилителя 3 соединены с выводами кварцевого резонатора 1 соответственно, введены второй инвертирующий усилитель 5, выход которого является выходом устройства, каскодный неинвертирующий усилитель 6, выполненный на двух КМОП-транзисторах, и фазовый корректор 7, выход которого через кварцевый резонатор 1 соединен со входом каскодного неинвертирующего усилителя 6, выход которого соединен со входом второго инвертирующего усилителя 5, выход которого соединен со входом фазового корректора 7. В неинвертирующем каскодном усилителе 6 транзистор 11 включен по схеме с общим истоком, а транзистор 12 с общим затвором, истоки транзисторов объединены. В таком включении транзисторов устраняется проходная емкость с выхода на вход усилителя (емкость «Миллера»), входной импеданс определяется входной емкостью транзистора 11 и значением резистора 14. Транзистор 11 и резистор 13 образуют истоковый повторитель, резисторы 13, 14, 15 задают режим работы транзистору 11. Выходной каскад каскодного неинвертирующего усилителя 6 выполнен по схеме с «общим затвором» на транзисторе 12, резисторе 16 (нагрузка каскада). Резисторы 13, 16, 17 задают транзистору 12 режим по постоянному току. Конденсаторы 18, 19 устраняют переменные составляющие напряжений на стоке транзистора 11 и затворе транзистора 12 соответственно.The quartz generator contains a
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на шины питания от источника постоянного напряжения (на фигуре 1 не показан) усилители 3, 5, 6 устанавливаются в активный режим, обеспечивая передачу входного переменного напряжения, например напряжения шумов с увеличением амплитуды на своих выходах в соответствии с их коэффициентами передачи K5, K6. Выходной сигнал инвертирующего усилителя 5 передается через фазовый корректор 7 с коэффициентом передачи |K7|<1. С выхода фазового корректора 7 переменное напряжение подается на вход кварцевого резонатора 1 и вход блока компенсации его статической емкости 2. При значении суммарного коэффициента передачи KΣ контура обратной связи больше единицы создаются условия для автогенерации на частоте, при которой выполняется условие «баланса фазы». В переходном режиме амплитуда переменного напряжения нарастает от практически «нулевого» значения до значений, при которых возникают нелинейные искажения, препятствующие росту амплитуды первой гармоники. При этом суммарный коэффициент передачи становится равным единице K∑=1.The device operates as follows. When voltage is supplied to the busbars from a constant voltage source (not shown in FIG. 1), the
Импеданс кварцевого резонатора 1 Zk эквивалентен импедансу последовательного L, C, R резонансного контура, шунтированного параллельной статической емкостью C0. На частоте электрического сигнала, близкой к частоте последовательного резонанса, импеданс Zk минимален и определяется в основном величиной активного эквивалентного сопротивления Rk. При этом ток на выходе кварцевого резонатора 1 будет максимален и определяется суммой токов:The impedance of a quartz resonator 1 Z k is equivalent to the impedance of a series L, C, R resonant circuit shunted by a parallel static capacitance C 0 . At the frequency of the electric signal close to the frequency of the series resonance, the impedance Z k is minimal and is determined mainly by the value of the active equivalent resistance R k . In this case, the current at the output of the
- тока последовательного резонанса iZQ;- series resonance current i ZQ ;
- тока статической емкости C0 iC0.- current of static capacitance C 0 i C0 .
Значение этих токов пропорционально значению напряжения на первом выводе кварцевого резонатора 1, равного выходному напряжению фазового корректора 7. Входное напряжение неинвертирующего усилителя 6 определяется его входным импедансом и суммой выходных токов кварцевого резонатора 1 и блока компенсации статической емкости 2:The value of these currents is proportional to the voltage at the first output of the
где iZQ - ток последовательного резонанса;where i ZQ is the series resonance current;
iC0 - ток статической емкости кварцевого резонатора 1;i C0 — current of static capacitance of
iком - выходной ток блока компенсации статической емкости 2;i com is the output current of the static capacitance compensation unit 2;
Zвх6 - входной импеданс неинвертирующего усилителя 6.Z vh6 - input impedance of a non-inverting
Выходной ток iком блока компенсации статической емкости 2 определяется коэффициентом передачи инвертирующего усилителя 3 (задается значениями резисторов 8, 9) и значением емкости компенсирующего конденсатора 4. Этими параметрами значение компенсирующего тока iком задается близким к значению тока статической емкости iC0. Фаза компенсирующего тока iком противоположна фазе тока iC0 за счет инвертирующего усилителя 3 и емкостного характера импеданса компенсирующего конденсатора 4. Таким образом, во входной цепи усилителя 6 ток iC0 будет компенсирован током iком и выходное напряжение будет определяться током последовательного резонанса кварцевого резонатора 1. Фаза входного и выходного напряжений неинвертирующего усилителя 6 определяется емкостным характером его входного импеданса и фазой тока iZQ, которая определяется резистивно-индуктивным характером импеданса кварцевого резонатора 1. Сдвиг фазы между напряжением на первом выводе кварцевого резонатора 1 и напряжением на входе и выходе неинвертирующего усилителя 6 близок к π/2(-90°). Инвертирующий усилитель 5 создает переворот фазы сигнала на - π(-180°). Суммарный сдвиг фазы сигнала на его выходе относительно фазы на входе кварцевого резонатора 1 будет равен -
Согласно предлагаемому изобретению изготовлены макетные образцы генераторов, испытания которых подтвердили их работоспособность и эффективность.According to the invention, prototype generators were manufactured, tests of which confirmed their operability and effectiveness.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013139794/08A RU2531871C1 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Quartz oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013139794/08A RU2531871C1 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Quartz oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2531871C1 true RU2531871C1 (en) | 2014-10-27 |
Family
ID=53382134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013139794/08A RU2531871C1 (en) | 2013-08-27 | 2013-08-27 | Quartz oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2531871C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619714C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-05-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Generator |
RU2707394C2 (en) * | 2018-05-14 | 2019-11-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Generator |
RU208486U1 (en) * | 2021-03-29 | 2021-12-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Generator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4211985A (en) * | 1975-09-03 | 1980-07-08 | Hitachi, Ltd. | Crystal oscillator using a class B complementary MIS amplifier |
SU1679599A1 (en) * | 1987-10-06 | 1991-09-23 | Ленинградское Производственное Объединение "Электронприбор" | Crystal oscillator |
RU2450415C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Quartz crystal oscillator |
RU2450416C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Quartz crystal oscillator |
-
2013
- 2013-08-27 RU RU2013139794/08A patent/RU2531871C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4211985A (en) * | 1975-09-03 | 1980-07-08 | Hitachi, Ltd. | Crystal oscillator using a class B complementary MIS amplifier |
SU1679599A1 (en) * | 1987-10-06 | 1991-09-23 | Ленинградское Производственное Объединение "Электронприбор" | Crystal oscillator |
RU2450415C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Quartz crystal oscillator |
RU2450416C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Quartz crystal oscillator |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619714C1 (en) * | 2016-07-18 | 2017-05-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Generator |
RU2707394C2 (en) * | 2018-05-14 | 2019-11-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Generator |
RU208486U1 (en) * | 2021-03-29 | 2021-12-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lahiri et al. | Voltage-mode quadrature sinusoidal oscillator with current tunable properties | |
KR0185406B1 (en) | Electrically controllable oscillator circuit and electrically controllable filter arrangement comprising said circuit | |
Kumngern et al. | Electronically tunable multiphase sinusoidal oscillator using translinear current conveyors | |
Tangsrirat et al. | Resistorless realization of current-mode first-order allpass filter using current differencing transconductance amplifiers | |
Sotner et al. | Precise electronically adjustable oscillator suitable for quadrature signal generation employing active elements with current and voltage gain control | |
Bhaskar et al. | New CFOA-based sinusoidal oscillators retaining independent control of oscillation frequency even under the influence of parasitic impedances | |
Khateb et al. | Electronically tunable voltage-mode quadrature oscillator based on high performance CCCDBA | |
Summart et al. | OTA based current-mode sinusoidal quadrature oscillator with non-interactive control | |
RU2531871C1 (en) | Quartz oscillator | |
Kumar et al. | Single active element-based tunable square/triangular wave generator with grounded passive components | |
Pandey et al. | Voltage differencing transconductance amplifier based resistorless and electronically tunable wave active filter | |
Sotner et al. | On the performance of electronically tunable fractional-order oscillator using grounded resonator concept | |
Gupta et al. | Novel current mode universal filter and dual-mode quadrature oscillator using VDCC and all grounded passive elements | |
Lahiri | Low-frequency quadrature sinusoidal oscillators using current differencing buffered amplifiers | |
RU2486639C1 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2496192C2 (en) | Method for generation and frequency-modulation of high-frequency signals and apparatus for realising said method | |
RU2450416C1 (en) | Quartz crystal oscillator | |
RU2450415C1 (en) | Quartz crystal oscillator | |
RU2625520C1 (en) | Chaotic oscillator | |
US8274320B2 (en) | Signal processing circuit with improved linearity | |
KR101004672B1 (en) | Frequency double for wireless communication and driving method thereof | |
Pandey et al. | Multiphase sinusoidal oscillators using operational trans-resistance amplifier | |
RU2707394C2 (en) | Generator | |
RU2340078C1 (en) | Generator | |
RU2453983C1 (en) | Generator |