RU37896U1

RU37896U1 - TUNNEL DIODE AUTO GENERATOR

Info

Publication number: RU37896U1
Application number: RU2003135050/20U
Authority: RU
Inventors: О.И. Бокова; Э.Д. Данильченко; О.В. Коврякова; П.А. Попов
Original assignee: Бокова Оксана Игоревна
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2004-05-10

Description

АВТОГЕНЕРАТОР НА ТУННЕЛЬНОМ ДИОДЕTUNNEL DIODE AUTO GENERATOR

Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах стабилизации частоты.The utility model relates to radio engineering and can be used in frequency stabilization devices.

Известен генератор на туннельном диоде (см. Манаев Е.И. «Основы радиоэлектроники, 1985, стр. 304), содержащий колебательный LC-контур, активный элемент - туннельный диод и резистивный делитель, с помощью которого выбирается рабочая точка на падающем участке вольт-амперной характеристики активного элемента. Такой автогенератор основан на использовании внутреннего отрицательного сопротивления активного элемента - туннельного диода, работает на падающем участке его вольтамперной характеристики и отличается очень простой схемой. По своим конструктивным параметрам туннельные диоды являются весьма перспективными активными элементами, так как они малогабаритны, весьма экономичны и способны работать в очень широком диапазоне частот (вплоть до сотен гигагерц). Однако данные генераторы имеют невысокую стабильность частоты колебаний, определяемую используемым резонансным LC-контуром с невысокой добротностью.A well-known generator on a tunnel diode (see Manaev E.I. “Fundamentals of Radio Electronics, 1985, p. 304), containing an oscillatory LC circuit, the active element is a tunnel diode and a resistive divider, with which the operating point is selected on the incident section of the volt- ampere characteristics of the active element. Such a self-oscillator is based on the use of the internal negative resistance of the active element - a tunneling diode, operates on the falling section of its current-voltage characteristics and has a very simple circuit. By their design parameters, tunnel diodes are very promising active elements, since they are small-sized, very economical, and capable of operating in a very wide frequency range (up to hundreds of gigahertz). However, these generators have a low stability of the oscillation frequency, determined by the used resonant LC circuit with a low quality factor.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому, является автогенератор (см. Ушаков В.Н. «Основы радиэлектроники и радиотехнические устройства, 1976, стр. 269), содержащий туннельный диод, анод которого через первый резистор соединен с положительной шиной источника питания и через второй резистор - с общей шиной, к которой подключен параллельный LC-контур, а также блокировочный конденсатор, включенный параллельно второму резистору. Этот автогенератор также имеет не высокую стабильность частоты колебаний и не может генерировать одновременно колебания двух кратных частот, что часто требуется при создании синтезаторов частот.The closest in technical essence to the proposed one is a self-oscillator (see Ushakov VN “Fundamentals of Electronics and Radio Engineering Devices, 1976, p. 269), containing a tunnel diode, the anode of which is connected through the first resistor to the positive bus of the power source and through the second resistor - with a common bus to which a parallel LC circuit is connected, as well as a blocking capacitor connected in parallel with the second resistor. This oscillator also does not have a high stability of the oscillation frequency and cannot simultaneously generate oscillations of two multiple frequencies, which is often required when creating frequency synthesizers.

Целью предлагаемого технического решения является получение одновременно колебаний двух кратных частот с высокой стабильностью.The aim of the proposed technical solution is to obtain simultaneously oscillations of two multiple frequencies with high stability.

Поставленная цель достигается тем, что в автогенератор, содержащий туннельный диод, анод которого через первый резистор соединен с положительной шиной источника питания и через второй резистор - с общей шиной, к которой подключен первый параллельный LC-контур, а такжеThis goal is achieved by the fact that in the oscillator containing a tunneling diode, the anode of which is connected through the first resistor to the positive bus of the power supply and through the second resistor to the common bus to which the first parallel LC circuit is connected, and

блокировочный конденсатор, включенный параллельно второму резистору, введены второй параллельный LC-контур и кварцевый резонатор, включенный последовательно с конденсатором второго LC-контура. При этом второй LC-контур включен между катодом туннельного диода и частью индуктивности первого LC-контура, выход автогенератора на основной частоте осуществляется со второго LC-контура, а на частоте в п раз меньшей - с первого LC-контура, соответственно через первый и второй разделительные конденсаторы.a blocking capacitor connected in parallel with the second resistor, a second parallel LC circuit and a quartz resonator connected in series with the capacitor of the second LC circuit are introduced. In this case, the second LC circuit is connected between the cathode of the tunnel diode and the inductance part of the first LC circuit, the self-oscillator is output at the main frequency from the second LC circuit, and at a frequency n times smaller from the first LC circuit, respectively, through the first and second isolation capacitors.

Существенным отличием предложенного технического решения является то, что с помощью введенных новых элементов, объединенных соответствующими связями с остальными элементами схемы, происходит возникновение одновременно колебаний двух кратных частот с одинаково высокой стабильностью, так как более высокостабильный контур синхронизирует колебания менее высокодобротного контура.A significant difference of the proposed technical solution is that, with the help of the introduced new elements, combined by appropriate connections with the other elements of the circuit, two-fold frequencies oscillate simultaneously with equally high stability, since a more highly stable circuit synchronizes vibrations of a less high-quality circuit.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема автогенератора на туннельном диоде (ТД).In FIG. 1 is an electrical schematic diagram of a tunnel diode (TD) oscillator.

Автогенератор содержит туннельный диод 1, анод которого через первый резистор 2 соединен с положительной щиной источника питания и через второй резистор 3 - с общей шиной, к которой подключен первый параллельный LC-контур 4, а также блокировочный конденсатор 5, включенный параллельно второму резистору 3. При этом между катодом туннельного диода 1 и частью индуктивности первого LC-контура 4 включен второй LC-контур 6, в котором последовательно с конденсатором контура включен кварцевый резонатор 7. Выход автогенератора на основной частоте осуществляется через первый разделительный конденсатор 8, а на частоте в п раз меньщей через второй разделительный конденсатор 9.The oscillator contains a tunneling diode 1, the anode of which is connected through the first resistor 2 to the positive side of the power supply and through the second resistor 3 to a common bus to which the first parallel LC circuit 4 is connected, as well as a blocking capacitor 5 connected in parallel with the second resistor 3. In this case, between the cathode of the tunnel diode 1 and the inductance part of the first LC circuit 4, a second LC circuit 6 is connected, in which a quartz resonator 7 is connected in series with the circuit capacitor. The output of the oscillator at the fundamental frequency is transmitted through the first isolation capacitor 8, and at a frequency n times smaller through the second isolation capacitor 9.

Автогенератор на туннельном диоде работает следующим образом. С помощью резисторов 2 и 3 на 1 устанавливается такое исходное постоянное напряжение UQ, чтобы рабочая точка находилась на середине падающего участка вольт-амперной характеристики. Для того, чтобы туннельный диод 1 по высокой частоте был подключен параллельно колебательным контурам 4 и 6, между его анодом и общей щиной источника питания включен конденсатор больщой емкости 5, сопротивление которого для основной частоты (Or и кратной частоты а,Уп близко к нулю. В начальный момент колебания в автогенераторе имеют малую амплитуду, не выходя за пределы падающего участка вольт-амперной характеристики и имеют форму.An oscillator on a tunnel diode operates as follows. Using resistors 2 and 3 to 1, the initial constant voltage UQ is set so that the operating point is in the middle of the falling section of the current-voltage characteristic. In order for the tunnel diode 1 to be connected in high frequency parallel to the oscillating circuits 4 and 6, a capacitor of large capacity 5 is connected between its anode and the common side of the power supply, the resistance of which for the fundamental frequency (Or and a multiple of frequency a, Yn is close to zero. At the initial moment, the oscillations in the oscillator have a small amplitude, not going beyond the falling section of the current-voltage characteristics and have the form.

с /( 6s / (6

близкую к гармонической. По мере роста амплитуды колебаний начинают использоваться участки характеристики с положительным сопротивлением, что приводит к уменьшению величины отрицательного сопротивления, а значит, к установлению динамического равновесия, т.е. к установлению стационарной амплитуды колебаний на основной частоте и частоте в п раз меньшей.close to harmonic. As the oscillation amplitude grows, sections of the characteristic with positive resistance begin to be used, which leads to a decrease in the value of negative resistance, and therefore, to the establishment of dynamic equilibrium, i.e. to establish a stationary oscillation amplitude at the fundamental frequency and a frequency n times less.

В автогенераторе имеются две замкнутые цепи обратной связи - для каждой из частот сОг и сор/п соответственно. Высокодобротный LC-контур 6 с кварцевым резонатором 7 синхронизирует колебания в обычном LC-контуре 4 с частотой в п раз меньшей основной частоты. Из этого можно иметь практическое применение подобного автогенератора. Например, в синтезаторе частот на основе системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) используется высокодобротный кварцевый опорный генератор обычно на частоту порядка 10 МГц и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), необходимый для формирования частоты сравнения на фазовом детекторе системы ИФАПЧ. В таком случае предлагаемый автогенератор на ТД может выполнить одновременно функции опорного кварцевого генератора и ДФКД при очень простой схеме построения устройства.In the oscillator there are two closed feedback circuits - for each of the frequencies coh and sor / n, respectively. A high-quality LC circuit 6 with a quartz resonator 7 synchronizes oscillations in a conventional LC circuit 4 with a frequency n times less than the fundamental frequency. From this one can have the practical application of such a self-oscillator. For example, in a frequency synthesizer based on a phase-locked loop (PLL), a high-quality quartz reference oscillator is usually used at a frequency of the order of 10 MHz and a frequency divider with a fixed fission factor (DPCD), which is necessary for generating a comparison frequency on the phase detector of the IFAPC system. In this case, the proposed autogenerator on the TD can simultaneously perform the functions of the reference crystal oscillator and DPCD with a very simple scheme for constructing the device.

Таким образом, предлагаемое техническое устройство, по мнению заявителя, обладает суш;ественными отличиями, так как при поиске не выявлены аналоги, содержащие признаки, сходные с отличительными.Thus, the proposed technical device, according to the applicant, has dry differences, since the search did not reveal analogues containing signs similar to distinctive ones.

Claims

An oscillator comprising a tunneling diode, the anode of which is connected through the first resistor to the positive bus of the power supply and through the second resistor to a common bus to which the first parallel LC circuit is connected, as well as a blocking capacitor connected in parallel with the second resistor, characterized in that, in order to obtain simultaneously oscillations of two multiple frequencies with high stability, a second parallel LC circuit and a quartz resonator connected in series with the capacitor of the second LC circuit are introduced into it, while m the second LC circuit is connected between the cathode of the tunnel diode and the inductance part of the first LC circuit, the oscillator is output at the main frequency from the second LC circuit, and at a frequency n times smaller from the first LC circuit, respectively, through the first and second isolation capacitors .