SU1615645A1 - Transducer of resistance of quartz resonator - Google Patents
Transducer of resistance of quartz resonator Download PDFInfo
- Publication number
- SU1615645A1 SU1615645A1 SU884446361A SU4446361A SU1615645A1 SU 1615645 A1 SU1615645 A1 SU 1615645A1 SU 884446361 A SU884446361 A SU 884446361A SU 4446361 A SU4446361 A SU 4446361A SU 1615645 A1 SU1615645 A1 SU 1615645A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- amplifier
- oscillator
- quartz resonator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в качестве измерительного преобразовател активного сопротивлени кварцевого резонатора на частоте его последовательного резонанса в интервал времени. Цель изобретени - повышение точности преобразовани . Благодар введению компаратора 6, элемента И 7, источника опорного напр жени 9 и генератора управл ющего напр жени 10 преобразование активного сопротивлени кварцевого резонатора 3 осуществл етс путем регистрации момента возникновени или срыва колебаний автогенератора 1, вследствие чего нестабильность амплитуды генерируемых колебаний не сказываетс на точности преобразовани . Кроме того, выполнение автогенератора 1 в виде широкополосного усилител 2 с положительной обратной св зью, в цепь отрицательной обратной св зи по току которого включен исследуемый кварцевый резонатор, позвол ет исключить погрешность, св занную с неопределенностью фазового набега в усилителе при использовании кварцевых резонаторов с различными резонансными частотами. Преобразователь содержит также усилитель 4, амплитудный детектор 5, управл емый напр жением резистор 8, преобразователь временного интервала в цифровой код 11. 4 ил.The invention relates to a measuring technique and can be used as a measuring transducer of the active resistance of a quartz resonator at a frequency of its series resonance in a time interval. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the conversion. By introducing the comparator 6, element 7, the reference voltage source 9 and the control voltage generator 10, the active resistance of the crystal oscillator 3 is converted by recording the moment of occurrence or failure of oscillations of the oscillator 1, resulting in instability of the amplitude of the oscillations generated does not affect the accuracy of the conversion . In addition, the execution of the oscillator 1 in the form of a wideband amplifier 2 with positive feedback, the negative crystal feedback circuit of which includes the quartz resonator under study, eliminates the error associated with the uncertainty of the phase shift in the amplifier when using quartz resonators with different resonant frequencies. The converter also contains an amplifier 4, an amplitude detector 5, a voltage-controlled resistor 8, a time-domain converter to digital code 11. 4 Il.
Description
Изобретение относитс к измеритель- ;-и.й гехиике и может быть использовано в качестее измерительного преобразовател активного сопротивлени кварцевого ре- juHSTupa на частоте его последовательного резонатора в интервал времени.The invention relates to a gauge- and -th gauge and can be used as a measuring transducer of the active resistance of the quartz crystal HSTupa at the frequency of its series resonator in the time interval.
Целью изобретени вл етс повышение точности преобразовани ,The aim of the invention is to improve the accuracy of the conversion,
На фиг. 1 приведена функциональна схема преобразовател ; на фиг, 2 - схема автогенератора; на фиг. 3 схема переменного резистора; на фиг. 4 - временные диаграммы, по сн ющ е рабогу преобразовател ,FIG. 1 shows a functional diagram of the converter; FIG. 2 is an oscillator circuit; in fig. 3 variable resistor circuit; in fig. 4 shows timing diagrams explaining the operation of the converter;
Преобразователь содержит управл емый автогенератор 1, состо щий из первого усилител 2 с положительной обратной св зью и исследуемого кварцевого резонатора 3, второй усилитель 4, амплитудный детектор 5, компаратор 6, элемент И 7, управл емый напр жением резистор 8, источник 9 посто нного опорного напр жени , генератор 10 управл ющего напр жени , лреобразователь 11 временного интервала в цифровой код. Выход автогенератора 1 через последовательно включенные второй усилитель 4 и амплитудный детектор 5 соединен с первым входом компаратора 6, BIU- рой вход которого соединен с источником Э опорного напр жени . Между выходом цепи положительной обратной св зи аатоге- iioparopa 1 Vi общей шиной включен управл емый напр жением переменный резистор 8, управл ющий вход которого соединен с первым выходом генератора 10 управл ющего напр жени , второй выход которого соединен с первым входом эле- чента И 7, второй вход которого соединен с выходом компаратора 6, а выход - с входом преобразовател интервал времени - цифровой код 11,The converter contains a controlled auto-oscillator 1, consisting of a first amplifier 2 with positive feedback and a quartz resonator 3 under investigation, a second amplifier 4, an amplitude detector 5, a comparator 6, an And 7 element, a voltage-controlled resistor 8, a constant source 9 reference voltage, control voltage generator 10, time interval transformer 11 in a digital code. The output of the oscillator 1 is connected through a series of second amplifier 4 and an amplitude detector 5 connected to the first input of the comparator 6, the BIU input of which is connected to the source E of the reference voltage. Between the output of the positive feedback circuit of aatogeopopop 1 vi common bus is connected a voltage controlled variable resistor 8, the control input of which is connected to the first output of the generator 10 of the control voltage, the second output of which is connected to the first input of the element 7 , the second input of which is connected to the output of the comparator 6, and the output to the input of the time interval is digital code 11,
Первый усилитель 2 с положительной обратной св зью содержит резистор 12, соединенный одним выводом с резистором 13, погенциометром 14, резистором 15 и конденсатором 16, диод 17, катодом соединенный с базой транзистора 18. коллектор ко- орого соединен с одним выводом резистора 19, база транзистора 20 соединена через конденсатор 21 с конденсатором 22, эмиттер транзистора 20 соединен с коллектором транзистор1а 23, база которого через диоды 24 и 25 соединена с общей шиной, эмиттер транзистора 23 через резистор 26 соединен с общей шиной, с которой также ;оединен один из выводов резистора 27, другой вывод которого соединен с общей точкой конденсаторов 21 и 22 и резисто- 3 19,The first positive feedback amplifier 2 contains a resistor 12 connected by a single output to a resistor 13, a potentiometer 14, a resistor 15 and a capacitor 16, a diode 17, a cathode connected to the base of transistor 18. whose collector is connected to one output of resistor 19, the base transistor 20 is connected through a capacitor 21 to a capacitor 22, the emitter of transistor 20 is connected to the collector of transistor 23, the base of which through diodes 24 and 25 is connected to a common bus, the emitter of transistor 23 is connected to a common bus through a resistor 26 one of the terminals of the resistor 27, the other terminal of which is connected to the common point of the capacitors 21 and 22 and resistor 3 19,
В качестве управл емого напр жением резистора 8 может быть использован полевой транзистор (фиг, 3), причем выводами резистора вл ютс выводы истока и стока, управл ющим входом вл етс вывод затвора полевого транзистора. С целью подбора требуемой формы напр жени последовательно с затвором и между затвором и стоком могут быть включены резисто- ры.As a voltage-controlled resistor 8, a field-effect transistor (FIG. 3) can be used, the terminals of the resistor being the outputs of the source and drain, the control input being the output of the gate of the field-effect transistor. In order to select the required voltage shape in series with the gate and between the gate and drain, resistors may be included.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Широкополосный усилитель 2 с положительной обратной св зью (ПОС) вл етс по- тенциально автоколебательной системой, котора само возбуждаетс при выполнении известного услови баланса амплитудA wideband amplifier 2 with positive feedback (PIC) is a potentially self-oscillating system that itself is excited when the known amplitude balance condition is fulfilled.
Iki 1(1)Iki 1 (1)
на одной из частот, лежащих в полосе пропускани широкополосного усилител 2 с ПОС, В условии (1) через |К| обозначен модуль комплексного нагруженного коэффициента усилени усилител 2, в через I/SI - модуль комплексного нагруженногоon one of the frequencies lying in the passband of the wideband amplifier 2 with PIC, In condition (1) through | К | denotes the module of the complex loaded gain factor of amplifier 2; in I / SI, the module of the complex loaded
коэффициента передачи цепи обратной св зи,transmission circuit feedback ratio,
В усилителе 2 (фиг. 2) цепь ПОС образована разделительным конденсатором 21, величина которого выбрана настолько большой , чтобы можно было считать I/S 1 во всей полосе рабочих частот устройства. Поэтому выполнение или невыполнение услови (1) достигаетс регулировкой только нагруженного коэффициента усилени К In amplifier 2 (FIG. 2), the POS circuit is formed by a coupling capacitor 21, the value of which is chosen so large that I / S 1 can be considered in the entire operating frequency band of the device. Therefore, fulfillment or non-fulfillment of condition (1) is achieved by adjusting only the loaded gain factor K
I ; I, величина которого измен етс в пределах О К К макс в зависимости от величины сопротивлени Re управл емого резистора 8, подключенного через разделительный конденсатор 22 большой емкости I; I, the value of which varies within О К К max depending on the resistance value Re of the controlled resistor 8 connected through the high-capacity coupling capacitor 22
параллельно сопротивлению коллекторной нагрузки транзистора 18 широкополосного усилител 2 с ПОС,parallel to the resistance of the collector load of the transistor 18 broadband amplifier 2 with PIC,
Кроме величины Re управл емого резистора 8, коэффициент усилени К зависитIn addition to the value of Re controlled resistor 8, the gain K depends
также и от величины Гх активного эквивалентного сопротивлени кварцевого резонатора 3 на последовательном резонаторе.also on the magnitude Gh of the active equivalent resistance of the quartz resonator 3 at the series resonator.
При этом, в устройстве между К, Re и Гх выполн ютс следующие качественные соотношени :In this case, in the device between K, Re and Gx, the following qualitative relations are fulfilled:
чем больше Re, тем больше К; чем больше Гх, тем меньше К, Управл емый резистор 8 и широкополосный усилитель 2 с ПОС построены так,the more Re, the more K; the more Gh, the less K, the Controlled resistor 8 and the wideband amplifier 2 with the PIC are built so
что при Re Re величина К такова, что условие (1) выполн етс с запасом при Гх Гхмакс, т.е, дл наихудшего случа . Тогда, при уве-- личении RS от Язмин до Рвмакс, например, по линейному закону Re RSMMH + at, при данном значении Гх1 возникновение автоколебаний в автогенераторе 1 происходит в такой момент времени ti, при котором выполн етс строгое равенствоthat when Re Re, the value of K is such that condition (1) is fulfilled with a margin at Gx, G, max, that is, for the worst case. Then, when RS increases from Yazmin to Rvmax, for example, according to the linear law Re RSMMH + at, at a given value of Gx1, self-oscillations occur in auto-oscillator 1 at such a time ti, at which strict equality
1..(2) 1 .. (2)
Аналогична картина наблюдаетс и при уменьшении Re от Рвмакс до RSMHH, т.е. при срыве автоколебаний. Если же вместо Данного кварцевого резонатора, имеющего на частоте последовательного резонанса (очень близкой к частоте автоколебаний) сопротивление Гх1, подключаетс другой измер емый кварцевый резонатор с той же частотой последовательного резонатора и соответствующим сопротивлением Гх2, например , большим, чем Гх1, то поскольку К при этом уменьшитс , возбуждение автоколебаний теперь происходит в момент времени 12. При этом, t2 ti.A similar pattern is observed when Re decreases from Pvmax to RSMHH, i.e. with the breakdown of self-oscillations. If instead of a given quartz resonator having a series resonance frequency (very close to self-oscillation frequency) resistance Gx1, another measured quartz resonator is connected with the same frequency of the series resonator and the corresponding resistance Gx2, for example, greater than Gx1, then since this decreases, the excitation of self-oscillations now occurs at time 12. At the same time, t2 ti.
Таким образом, в устройстве осуществл етс преобразование в интервал времени .Thus, the device converts to a time interval.
В некоторый момент времени, определ емый , например, подачей импульса запуска на вход генератора управл ющего напр жени 10, последний вырабатывает строб-импульс (фиг. 4а) и линейно измен ющеес напр жение (фиг. 46), управл ющее сопротивлением резистора 8. В момент, когда усиление в петле обратной св зи достигает значени (Ki-lySl 1, на выходе автогенератора возникает переменное напр жение (фиг. 4в). Во врем обратного хода управлйющего напр жени при нарушении услови баланса амплитуд генера- 35 ци прекращаетс . После детектировани выходного напр жени автогенератора видеоимпульс с выхода амплитудного детектора 5 (фиг. 4с) поступает на первый вход компаратора б, где сравниваетс с некото- 40 рым опорным напр жением, на выходе компаратора 6 формируетс импульс, передний ронт которого задержан относительно пееднего фронта строб-импульса на врем ti, ропорциональное измер емому сопротив- 45 ению Гх На выходе элемента И 7 формирутс импульс, длительность которого при звестной длительности строб-импульса акже линейно св зана с измер емой велииной ГхAt some point in time, determined, for example, by applying a start pulse to the input of the control voltage generator 10, the latter produces a gate pulse (Fig. 4a) and a linearly varying voltage (Fig. 46), which controls the resistance of the resistor 8. At the moment when the gain in the feedback loop reaches the value (Ki-LySl 1, an alternating voltage occurs at the output of the oscillator (Fig. 4c). During the reverse control voltage, if the balance condition is violated, the amplitude of the 35 ci stops. After output detection voltage of the autogenerator, the video pulse from the output of the amplitude detector 5 (Fig. 4c) is fed to the first input of the comparator b, where it is compared with a certain reference voltage, at the output of the comparator 6 a pulse is generated, the front edge of which is delayed relative to the peaking front of the strobe pulse time ti, which is proportional to the measured resistance Gh. At the output of element I 7, a pulse is formed, the duration of which, for a known strobe pulse duration, is also linearly related to the measured value of Gh.
2020
2525
30thirty
5050
. 35 40 45 . 35 40 45
10ten
1515
2020
2525
30thirty
00
она может быть получена экспериментальным путем.It can be obtained experimentally.
Дл измерени Гх может быть также использован обратный ход управл ющего напр жени (фиг. 4д). При этом передний фронт строб-импульса должен быть задержан на tc.The reverse voltage of the control voltage can also be used to measure rh (Fig. 4e). In this case, the leading edge of the strobe pulse must be delayed by tc.
Усилитель 4 используетс дл обостре- фронтов видеоимпульса на выходе Детектора (фиг. 4г), что способствует уменьшению ошибки преобразовани , возникающей вследствие конечного времени нарастани и срыва колебаний автогенератора . Преобразователь 11 временного интервала в цифровой код позвол ет представить преобразуемое сопротивление Гх в более удобном дл измерени виде. Кроме того, часто не требуетс измерени абсолютного значени Гх, а важно знать лишь отклонение его от некоторой заданной величины, либо от измеренной в предыдущем опыте величины (например, при использовании кварцевого резонатора в качестве датчика некоторого физического параметра). В этом случае предыдущее значение кода, соответствующего ранее преобразованному значению Гхт, хранитс в пам ти преобразовател 11, При втором цикле преобразовани на выходе преобразовател 11 формируетс код, соответствующий разности гх2 - Гх1, где Гх2 - величина активного сопротивлени кварцевого резонатора во втором опыте.Amplifier 4 is used to sharpen the video pulse at the output of the Detector (Fig. 4d), which helps reduce the conversion error due to the finite rise time and the breakdown of oscillations of the autogenerator. The time interval into digital code converter 11 makes it possible to present the converted resistance Gx in a more convenient for measurement form. In addition, it is often not necessary to measure the absolute value of the Gh, and it is important to know only its deviation from a certain specified value or from the value measured in previous experience (for example, when using a quartz resonator as a sensor of some physical parameter). In this case, the previous code value corresponding to the previously converted GHT value is stored in the memory of the converter 11. During the second conversion cycle, the output of the converter 11 generates a code corresponding to the difference gx2 - Gx1, where Gx2 is the active resistance value of the quartz resonator in the second experiment.
Благодар тому, что дл преобразовани Гх используетс лишь регистраци момента времени возникновени или срыва генерации, нестабильность амплитуды генерируемых колебаний не вносит погрешности в результат преобразовани .Due to the fact that for the conversion of Gx only the registration of the moment of occurrence or generation failure is used, the instability of the amplitude of the generated oscillations does not introduce an error in the result of the transformation.
Выполнение управл емого автогэнера- тора в виде охваченного положительной обратной св зью усилител , в цепь отрицательной обратной св зи по току которого включен исследуемый кварцевый резонатор , позвол ет использовать в нем широкополосный усилитель, в результате чего, исключить погрешность, св занную с неопределенностью фазового набега в усилителе при измерении Гх кварцевых резонаторов с разными резонансными частотами.The implementation of a controlled autogenerator in the form of an amplifier covered by a positive feedback, the negative crystal feedback circuit of which includes the quartz resonator under study, makes it possible to use a broadband amplifier in it, as a result of which the error associated with the phase shift uncertainty is eliminated. in the amplifier when measuring Gh quartz resonators with different resonant frequencies.
tBbix tc - ti b (Ro - Гх),(3)tBbix tc - ti b (Ro - Gh), (3)
где b и RO - параметры, определ емые экспериментально .where b and RO are the parameters determined experimentally.
В общем случае, зависимость R8(Uynp) может быть нелинейной. В этом случае, нелинейна и зависимость tsbix f(rx), однакоIn general, the R8 (Uynp) relationship may be non-linear. In this case, the dependence tsbix f (rx) is also non-linear, however
5five
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884446361A SU1615645A1 (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Transducer of resistance of quartz resonator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884446361A SU1615645A1 (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Transducer of resistance of quartz resonator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1615645A1 true SU1615645A1 (en) | 1990-12-23 |
Family
ID=21383772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884446361A SU1615645A1 (en) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | Transducer of resistance of quartz resonator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1615645A1 (en) |
-
1988
- 1988-06-21 SU SU884446361A patent/SU1615645A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Мг651271,кл. G 01 R 27/02, 1979. Авторское свидетельство СССР № 684470,кл. G 01 R 29/22. 1979 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4302728A (en) | Ultrasonic wave oscillator circuit with output meter | |
JP3327912B2 (en) | Linear oscillator | |
US4468634A (en) | Crystal oscillator producing two frequencies by means of amplitude modulation and demodulation | |
EP0526073A2 (en) | Atomic clock system with improved servo system | |
SU1615645A1 (en) | Transducer of resistance of quartz resonator | |
US4267515A (en) | Distortion factor meter circuit | |
US4201077A (en) | Method for measuring the rate or the frequency error of a quartz timepiece and measuring apparatus for carrying out this method | |
SU1190319A1 (en) | Apparatus for measuring magnetic susceptibility | |
SU375027A1 (en) | ||
SU1160321A1 (en) | Device for measuring amplitude values of a.c.electric signals | |
SU1420564A1 (en) | Phase-generating meter of magnetic susceptibility | |
SU414544A1 (en) | ||
SU363206A1 (en) | • COMMUNITY | |
JP2624237B2 (en) | Method for measuring integrated circuit device | |
SU849087A1 (en) | Microwave frequency continuous power meter | |
SU1195198A1 (en) | Arrangement for effort measurement | |
SU1511601A1 (en) | Sensor of heat and optical radiation | |
RU1818548C (en) | Method for converting temperature to voltage and device for implementation of said method | |
SU588513A1 (en) | Quartz resonator parameter meter | |
SU945948A1 (en) | Frequency multiplyer | |
SU1046900A1 (en) | Thermocompensated crystal shock-excited oscillator | |
RU1810764C (en) | Method of detecting parasitic components in generator signal spectrum | |
SU405087A1 (en) | INVENTIONS | |
SU706795A1 (en) | Device for measuring the mean rate of measuring frequency and linearity of modulation characteristics of frequency-modulated generators | |
SU438942A1 (en) | Device for measuring active resistance of a quartz resonator |