SU420080A1

SU420080A1 - Quartz oscillator

Info

Publication number: SU420080A1
Application number: SU1770776A
Authority: SU
Inventors: Ю.А. Васильев
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. М.И. Калинина
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1972-04-10
Publication date: 1974-03-15

Description

Автогенератор предназначен дл генерировани электрических колебаний и может быть использован в радиотехнических устройствах в качестве задающего опорного генератора.The oscillator is designed to generate electrical oscillations and can be used in radio devices as a master reference generator.

Известны автогенераторы на туннельных диодах с включением кварцевого резонатора в индуктивную ветвь колебательного контура. В этих генераторах с целью уменьшени мощности потреблени посто нного тока и дл обеспечени возможности использовани кварцевых резонаторов с высоким активным сопротивлением вместо туннельного диода используют входное сопротивление усилительного каскада на транзисторе с туннельным диодом , включенным в цепь эмиттера транзистора . Это сопротивление каскада отрицательно и в р раз (р - коэффициент усилени транзистора по току) превышает дифференциальное сопротивление туннельного диода.Known oscillators on tunnel diodes with the inclusion of a quartz resonator in the inductive branch of the oscillatory circuit. In these generators, in order to reduce the power consumption of the direct current and to make it possible to use quartz resonators with high resistance, instead of a tunnel diode, the input resistance of the amplifier stage is used on a transistor with a tunnel diode connected to the emitter circuit of the transistor. This cascade resistance is negative and p times (p is the current gain of the transistor) exceeds the differential resistance of the tunnel diode.

Кварцевый автогенератор на туннельном диоде и транзисторе состоит из параллельного колебательного контура, к выводам которого подключена входна цепь каскада транзистор - туннельный диод (т. е. отрицательное сопротивление), а индуктивна ветвь контура содержит последовательное соединение катушки индуктивности и резистора. Параллельно последнему подключен кварцевый резонатор. В этом генераторе могут быть использованы кварцевые резонаторы с активными сопротивлени ми, примерно в р раз превышающими модуль сопротивлени туннельного диода, однако при этом снижаетс коэффициент регенерации (отношение сопротивлений схемы генератора на зажимах отрицательного сопротивлени к модулю его величины ), что приводит к значительному уменьшению амплитуды установившихс автоколебаний .A quartz oscillator on a tunnel diode and a transistor consists of a parallel oscillating circuit, to the terminals of which is connected an input circuit of a cascade transistor - a tunnel diode (i.e. negative resistance), and the inductive circuit branch contains a series connection of an inductor and a resistor. In parallel, the latter is connected to a quartz resonator. This oscillator can use quartz resonators with active resistances that are approximately p times the resistance module of the tunnel diode, however, the regeneration factor decreases (the ratio of the resistances of the generator circuit at the terminals of negative resistance to its magnitude), which leads to a significant decrease in amplitude self-oscillations established.

Целью изобретени вл етс увеличение амплитуды генерируемых колебаний при возбуждении кварцевых резонаторов с высоким активным сопротивлением. Это достигаетс включением кварцевого резонатора между эмиттером транзистора н общей точкой соединени индуктивности и резистора базового делител .The aim of the invention is to increase the amplitude of the oscillations generated by the excitation of quartz resonators with high resistance. This is achieved by turning on a quartz resonator between the emitter of the transistor and the common connection point of the inductance and the base divider resistor.

Принципиальна схема генератора изображена на чертеже.A schematic diagram of the generator is shown in the drawing.

Автогенератор содержит транзистор 1 с туннельным диодом 2 в цепи его эмиттера и резонансной нагрузкой 3 в цепи коллектора. Цепь базового смещени транзистора выполнена на резисторах 4 и 5. Конденсатор 6 образует вместе с последовательным соединением резистора 5 и катушки 7 индуктивности параллельный колебательный контур. Этот контур подключен к входным зажимам усилительного каскада на транзисторе 1. Кварцезистора и к соединению резистора 5 и катушки индуктивности.The oscillator includes a transistor 1 with a tunnel diode 2 in its emitter circuit and a resonant load 3 in the collector circuit. The base bias of the transistor is made of resistors 4 and 5. Together with the series connection of the resistor 5 and the inductor 7, the capacitor 6 forms a parallel oscillator circuit. This circuit is connected to the input terminals of the amplifier stage on the transistor 1. The quartz-sensor and to the connection of the resistor 5 and the inductance coil.

С помощью выбора величин сопротивлений резисторов 4 и 5 (4 и Rs) и величин индуктивности катушки 7 и емкости конденсатора 6, удовлетвор юш их соотношени мBy choosing the resistance values of the resistors 4 and 5 (4 and Rs) and the values of inductance of the coil 7 and the capacitance of the capacitor 6, they are satisfied with their ratios

, ,

«4 -г "4

«.,“.,

т Аоеt Aoe

где А; - модуль отрицательного сонротивлени туннельного диода, - резонансное сопротивление контура , настроенного или на основную частоту кварцевого резонатора, или на частоту его механической гармоники,where a; - modulus of the negative tuned impedance of the tunnel diode, - the resonant impedance of the circuit tuned to either the fundamental frequency of the quartz resonator or the frequency of its mechanical harmonic,

обеснечиваетс необходимый режим работы транзистора и туннельного диода и устойчивость j-енератора (отсутствие автоколебаний) нри- отключенном кварцевом резонаторе.The necessary operation mode of the transistor and the tunnel diode and the stability of the j-generator (absence of self-oscillations) are disconnected at the disconnected quartz resonator.

При подключенном кварцевом резонаторе в генераторе возникают и устанавливаютс устойчивые автоколебани , что объ сн етс нарушением второго из вышенаписанных неравенств и происходит из-за увеличени резонансного сопротивлени контура вследствие шунтировани сопротивлени потерь резистора 5 последовательным соединением входного сопротивлени транзистора с активным сопротивлением кварцевого резонатора.When a quartz resonator is connected, stable self-oscillations occur in the generator, which is explained by the violation of the second of the above inequalities and is due to an increase in the resonant resistance of the circuit due to the shunting of the loss resistance of the resistor 5 by the series connection of the input resistance of the transistor with the active resistance of the quartz resonator.

Величина резонансного сопротивлени контура предлагаемого генератора в режиме автоколебаний примерно равна аналогичному сопротивлению генератора на транзисторе и туннельном диоде, в котором кварцевый резонатор подключен параллельно сопротивлению потерь контура. Однако амплитуда автоколебаний на туннельном диоде и активность возбуждени автогенератора значительно выше , поскольку коэффициент регенерации в нем примерно в р раз больше. Это объ сн етс тем, что в предлагаемом генераторе резонансное сопротивление контура практически полностью подключено к отрицательному сопротивлению туннельного диода, тогда как в известном генераторе это сопротивление подключено к отрицательному сопротивлению, в Р раз большему, чем сопротивление туннельного диода.The magnitude of the resonant resistance of the circuit of the proposed generator in the mode of self-oscillations is approximately equal to the similar resistance of the generator at the transistor and the tunnel diode, in which the crystal oscillator is connected in parallel with the resistance of the loss of the circuit. However, the amplitude of self-oscillations on the tunnel diode and the excitation activity of the oscillator is much higher, since the regeneration coefficient in it is approximately p times larger. This is due to the fact that in the proposed generator the resonant resistance of the circuit is almost completely connected to the negative resistance of the tunnel diode, whereas in the known generator this resistance is connected to the negative resistance, P times greater than the resistance of the tunnel diode.

Услови самовозбуждени известного и предлагаемого генераторов при пренебрежении вли ни резистора 4 имеют соответственно видThe conditions of self-excitation of the known and proposed generators while neglecting the influence of the resistor 4 are respectively

. .

C-RK- Rb (RK + RI,)C-RK-Rb (RK + RI,)

C-(,-K,i(,-, RC - (, - K, i (, -, R

A/ - BX - /Э. aA / - BX - / Oe. a

где KK - активное сопротивление кварцевого резонатора,where KK is the active resistance of the quartz resonator,

.RBX -входное сопротивление транзистора ,.RBX - input resistance of the transistor,

5, С, L - величины сопротивлени , емкости и индуктивности элементов5, C, L - values of resistance, capacitance and inductance of elements

о, 6 и 7,o, 6 and 7,

и подтверждают приведенное выше утверждение , если учесть, что величины сопротивлений вх и к всегда одного пор дка и меньше сопротивлени резистора 5.and confirm the above statement, if we consider that the resistance values in and to always are of the same order and less than the resistance of the resistor 5.

Из этих соотношений следует также, что при одинаковых рабочих частотах и коэффициентах регенерации (и, следовательно, одинаковых амплитудах автоколебаний) в известном и предлагаемом генераторах в последнем могут быть использованы большие емкости (меньшие индуктивности) примерно в р раз, что уменьшает дестабилизируюш,ее вли ниеFrom these relations it also follows that with the same operating frequencies and regeneration coefficients (and, consequently, the same amplitudes of self-oscillations) in the known and proposed generators in the latter, large capacitances (smaller inductances) can be used approximately p times, which reduces destabilization, niya

емкостей р - переходов транзистора и туннельного диода. Это обсто тельство особенно важно при использовании автогенератора в диапазонах KB и УКВ.capacitances p - transitions of the transistor and the tunnel diode. This circumstance is especially important when using an oscillator in the KB and VHF bands.

Использование в автогенераторе избирательной нагрузки позвол ет получить на выходе генератора колебание с частотой, превышающей частоту базового контура, настроенного или на основную или на частоту механической гармоники КР.The use of selective load in the auto-oscillator allows to obtain at the generator output a oscillation with a frequency exceeding the frequency of the basic circuit, tuned to either the main or the frequency of the mechanical harmonic CD.

Предмет изобретени Subject invention

Кварцевый автогенератор, содержащий транзистор с резонансной нагрузкой в цепи коллектора и туннельным диодом в цепи эммитера и делитель напр жени в цепи базового смещени , а также включенный между базой транзистора и общей шиной устройства параллельный LC-контур, в индуктивную ветвь которого включен резистор делител напр жени , oтv ичaющийc тем, что, с целью увеличени амплитуды генерируемых колебаний при возбуждении кварцевых резонаторов с высоким активным сопротивлением, кварцевый резонатор включен между эмиттером транзистора и общей точкой соединени A quartz oscillator containing a transistor with a resonant load in the collector circuit and a tunnel diode in the emitter circuit and a voltage divider in the base bias circuit, and a parallel LC-circuit connected between the base of the device and the common bus of the device, in the inductive branch of which a voltage divider resistor is included This is due to the fact that, in order to increase the amplitude of the generated oscillations when quartz resonators with high active resistance are excited, a quartz resonator is connected between the emitter of the transistor common point of the compound

индуктивности и резистора.inductance and resistor.