RU30046U1 - Высокостабильный кварцевый генератор с микропроцессорной термокомпенсацией - Google Patents

Description

Высокостабильный квгфцевын генератор с микронроцессорной термокомпенсацней

Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована для улучшения температурной стабильности частоты и создания высоко стабильных кв цевых генераторов, работающих в широком интервале температур.

Известны кварцевые генераторы с аналоговой термокомпенсацией при помощи термозависимого потенциометра, например описанные в книге Г.Б. Альтшуллера «Кварцевая стабилизация частоты М Связь 1974.

Известны кварцевые генераторы, компенсированные с помощью X R цепочек, описаные в книге Г.Б.Альтшуллера« Управление частотой кварцевых генераторов М. Связь 1975.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является кварцевый генератор с цифровой термокомпенсацией, описанный в статье Г.Б.Альтщуллера и Н.Н.Елфимова «Термокомпенсированные кварцевые генераторы Научно-технический сборник «Теория и техника радиосвязи Воронеж 1993 №1 с.65-72 , принятый за прототип.

Схема генератора-прототипа представлена на фиг.1, где введены следующие обозначения:

1-датчик температуры (ДТ);

2-аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

3-постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

4-цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

5- варикап;

6- кварцевый резонатор;

7- активная часть генератора.

Н 04 в 5/3 2

соединен с ЦАП4, напряжение с которого поступает на варикап 5, включенный последовательно с кварцевым резонатором 6, подключенным к активной части генератора 7.

Устройство прототип работает следующим образом.

Термозависимое напряжение с ДТ 1 поступает на АЦП 2, который преобразует его в цифровую форму в виде параллельного кода. При изменении температуры изменяется напряжение на выходе ДТ L вследствие чего изменяется значение параллельного кода, которое используется в качестве адреса для обращения к ПЗУ 3, в котором хранятся данные в виде цифрового кода о напряжении, необходимом для термокомпенсации частоты Этот параллельный код передается ЦАП4, что приводит к изменению напряжения на варикапе 5, а, следовательно, и к изменению частоты кварцевою генератора., противоположному изменению частоты кварцевого резонатора от емпературы. Таким образом повышается суммарная температурная стабильность частоты .

Недостатком устройства- прототипа при достижении температурной стабильности частоты порядка 1-10 является весьма большое количество уровней «квантования температур и вследствие этого большой объем адресов ПЗУ, в котором хранится информация о термозависимом изменении частоты.

Это значительно усложняет процесс термокомпенсации, уве.пччнвает ощибки влияния динамической составляющей температуры.что в конечном счете не позволяет получить достаточно высокую стабильность частоты.

Отсутствие катущкн индуктивности приводит к уменьшению крутизны управления и невозможности работать вблизи последовательного резонанса кварцевого резонатора, что также приводит к ухудшению стаби.пьности частоты.

Для устранения указанных недостатков в кварцевый генератор, содержащий последовательно соединенные датчик температуры и яиадогоцифровой преобразователь, а также цифро-аналоговый преобразовате.пь, выход которого соединен с выводом кварцевого резонатора и активную часть

генератора, введены микропроцессор и последовательно соединонные управляющий элемент и катушка индуктивности, другой вывод которой подсоединен к активной части генератора. Выход аналого-цифрово{о преобразователя двунаправленной шиной соединен с входом микропропессора, выход которого однонаправленной шиной соединен с входом цифро-анапогового преобразователя, выход которого соединен с входом управляюшего элемента, другой вывод кварцевого резонатора подключен к общей шине.

Схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 2, где обозначено:

1- датчик температуры (ДТ);

2- аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

3- микропроцессор (М/П);

4-Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП):

5- управляющий элемент;

6- квгфцевый резонатор;

7-активная часть генератора;

8катушка индуктивности.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные ДТ 1 и АЦП 2. выход которого двунаправленной шиной соединен с входом М/П 3, выход которого соединен с входом ЦАП 4 однонаправленной шиной. Выход ЦАП 4 соединен с входом управляющего элемента 5 и выводом кварцевого резонатора 6, другой вывод которого подсоединен к общей шине. Между выходом управляющего элемента 5 и входом активной части генератора вк.пючена катушка индуктивности 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При изменении температуры, одновременно с изменением частоты кварцевого резонатора происходит изменение термозависимого напряжения ДТ 1.

Это напряжение поступает па АЦП 2 последовате.пьного типа, где под управлением М/П 3 происходит процесс аналого-цифрового преобразования и побитовая передача кода в порт М/П 3. Для принятого от АЦП 2 кола, на основе коэффициентов, хранящихся в области профаммной памяти и помещенных туда после этапа кубической сплайн-аппроксимации исходных «кодов АЦП и «кодов ЦАП, полученных в фиксированных температурных точках, М/И 3 производит вычисление кода и «побитно передает его на ЦАП 4 последовательното типа. После чего, по сигналу М/П 3, на выходе ЦАП 4 появляется напряжение, соответствующее этому коду и сменяющее напряжение, которое соответствовало предыдущему коду. Это напряжение посгупает на варикап 5 управления частотой генератора. Частота генератора изменится, уменьшая величину отклонения частоты от номинального значения, в итоге увеличивая общую стабильность частоты кварцевого генератора.

В предлагаемом устройстве ПЗУ заменена наМ/Т 3. что приводит к : начительному уменьщенню количества температурных точек компенсации (на несколько порядков).

Это стало возможный благодаря тому, что между температурными точками, в которых известны точные коды компенсации, происходит вычисление промежуточных кодов путем интерполяции точек с коэффициентами, полученными на этапе кубической сплайн-аппроксимации исходных данных и размещающихся в области программной памяти. Кроме того, практически иск.пючается влияние динамической составляющей температуры. Включение катушки индуктивности обеспечивает режим работы вблизи последовате.пьного резонанса, повыщает стабильность частоты вследствие увеличения крз тизны управления.

Учитывая изложенное, авторы считают, что предлагаемое устройство позво.пяет повысить температурную стабильность частоты, обеспечить мапое отк.ттонение частоты от номинального значения, уменьшить трудоемкость и упростить процедуру настройки, обладает новизной, по.пе1ностью и отвечает требованиям, предьявляемым к полезным моделям.

Claims (1)

1. Высокостабильный кварцевый генератор с микропроцессорной термокомпенсацией, содержащий последовательно соединенные датчик температуры и аналого-цифровой преобразователь, а также цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с выводом кварцевого резонатора, и активную часть генератора, отличающийся тем, что введены микропроцессор и последовательно соединенные управляющий элемент и катушка индуктивности, причем вход управляющего элемента соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, другой вывод кварцевого резонатора соединен с общей шиной, другой вывод катушки индуктивности подсоединен к входу активной части генератора.