SU951254A1 - Регул тор температуры дл эталонного кварцевого генератора - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в высокостабильных кварцевых генераторах с повышенной спектральной чисто- 5 той выходного колебания, а также в других|экономичных по потребляемой мощности приборах, в которых требуется поддерживать температуру с .высокой точностью. Ю

Известен регулятор температуры, содержащий автогенератор, термодатчик, детектор,’усилитель, исполнительное устройство и дифференциальный трансформатор [1].

Однако точность работы такого регулятора и кратковременная стабильность частоты стабилизируемого генератора 2Q недостаточны.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор температуры, содержащий датчик температуры ( эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резона-25 тором, автогенератором с температурным кварцевым резонатором, преобразователь ·( смеситель ), детектор, широтно-импульсный модулятор, усилитель и нагреватель [2].

В термостатах для кварцевых резонаторов, в которых используется такой принцип регулирования температуры, с целью уменьшения камеры термостатирования резонаторы обычно размещены в одном баллоне. При этом два генератора влияют друг на друга, как две колебательные (маятниковые) системы, с одной стороны, а с другой - через преобразователь. На спектральный состав выходного колебания оказывает влияние и широтно-импульсный модулятор. Все это снижает кратковременную стабильность частоты прецизионного автогенератора и ухудшает параметры системы регулирования температуры. При размещении кварцевого резонатора с большим температурным коэффициентом в отдельном баллоне размеры камеры тепла резко увеличиваются, что приводит к увеличению влияния окружающей температуры на камеру термостатирования или увеличению потребляемой мощности, а также к снижению точности работы термостата. Широкому примене нию и распространению такие регулятрры температуры обязаны основному их достоинству - отсутствию практически уходов точки термостатирования при многолетней работы!

Цель изобретения - повышение экономичности и точности регулятора температуры. I

Поставленная цель достигается тем, что регулятор температуры для эталонного кварцевого генератора содержит последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резонатором, фазовый детектор, усилитель и нагреватель, а также температурный кварцевый резонатор, причем вход температурного кварцевого резонатора подключён к выходу эталонного автогенератора с прецизионным кварцевым резонатором, а выход - к другому входу фазового детектора.

Кроме того, между выходом эталонного автогенератора с прецизионным кварцевым резонатором и входом температурного кварцевого резонатора включен умножитель частоты.

На чертеже показана схема регулятора.

Предлагаемый регулятор температуры содержит эталонный автогенератор 1 с прецизионным кварцевым резонатором 2 , температурный кварцевый резонатор 3, фазовый детектор 4, усилитель 5, нагреватель 6. При этом эталонный автогенератор 1 с прецизионным кварцевым резонатором 2 соединен с первым входом фазового детектора 4 непосредственно, а со вторым его входом - через температурный кварцевый резонатор 3, выход которого является выходом устройства. Выход детектора 4 через усилитель 5 соединен с нагревателем 6.

Регулятор работает следующим образом.

Температурный кварцевый резонатор 3 под влиянием температуры изменяет свою центральную частоту относительно частоты эталонного автогенератора 1 с прецизионным кварцевым резонатором 2, и, следовательно изменяется фазовый сдвиг сигналов на входах фазового детектора 4. На выходе фазового детектора 4 возникает напряжение (сигнал ошибки), которое после усиления в усилителе 5 изменяет мощность, выделяемую ! нагревателем 6 таким образом, чтобы восстановить тепловое равновесие, т.е. равенство частоты эталонного автогенератора 1 и центральной частоты полосы пропускания температурного кварцевого резонатора 2.

При номинальной температуре частота ' эталонного автогенератора 1 и центральная частота полосы пропускания температурного кварцевого резонатора 3 совпадают, фазовый сдвиг напряжений на входах фазового детектора отсутствует. В этом случае регулятор температуры либо не работает (в термостатах, использующих эффект

Пельтье), либо выделяет тепловую мощность, необходимую лишь для поддержания теплового равновесия. Это соответствует установившемуся режиму, когда происходят небольшие флуктуации мощности подогрева вокруг значения, при котором мощность, выделяющаяся в нагревателе, равна мощности., рассеиваемой термостатом в окружающее пространство. Температурный кварцевый резонатор выполняет одновременно и роль узкополосного фильтра. Колебание эталонного автогенератора, усиленного его буферными усилителями, проходит через этот узкополосный фильтр и приобретает повышенную спектральную чистоту.

Между выходом эталонного автогенератора и входом температурного кварцевого резонатора с целью повышения точности, может включаться умножитель частоты.

Предлагаемое решение в отличие от прототипа, обеспечивает сокращение размеров камеры тепла так как резонаторы располагаются в общем баллоне, а следовательно, в общем термостатированном объеме, при этом точность может достигать, тысячных долей градуса; исключение преобразователя и широтно-импульсного модулятора, устранение взаимного влияния автогенераторов с прецизионным и температурным кварцевыми резонаторами, так как автогенератор с температурным кварцевым резонатором исключается. При этом температурный кварцевый резонатор выполняет две функции: датчика температуры и узкополосного кварцевого фильтра. Такое решение, с одной стороны, обеспечивает высокую точность поддержания температуры за счет большой крутизны фазовой характеристики узкополосного фильтра, а с другой - исключает необходимость в применении для высокостабильных кварцевых генераторов отдельно изготовляемых дорогостоящих кварцевых фильтров, стоимость которых, особенно термостатированных, примерно равна стоимости прецизионных-термостатированных кварцевых генераторов. Кроме того, относительная спектральная плотность шумов эталонного автогенератора может быть снижена на 10--20 дБ относительно свободного генератора.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к радиоэлек ронике и может быть использовано в высокостабильных кварцевых генераторах с повышенной спектральной чистотой выходного колебани , а также в другихiэкономичных по потребл емой мощности приборах, в которых требует с  поддерживать температуру с .высокой точностью. Известен регул тор температуры, содержащий автогенератор, термодатчи детектор,усилитель, исполнительное устройство и дифференциальный трансформатор 1 . Однако точность работы такого рег л тора и кратковременна  стабильност частоты стабилизируемого.генератора недостаточны. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  регул тор температуры, содержащий датчик температуры ( эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резон тором, автогенератором с температурным кварцевым резонатором, преобразователь Л смеситель ), детектор, широтно-импульсный модул тор, усилител и нагреватель 2. в термостатах дл  кварцевых резонаторов , в которых используете такой принцип регулировани  температуры, с целью уменьшени  камеры термостатировани  резонаторы обычно размещены в одном баллоне. При этом два генератора вли ют друг на друга, как две колебательные (ма тниковые) системы, с одной стороны, а с другой - через преобразователь. На спектральный состав выходного колебани  оказывает вли ние и широтно-импульсный модул тор . Все это снижает кратковременную стабильность частоты прецизионного автогенератора и ухудшает параметры системы регулировани  температуры. При размещении кварцевого резонатора с большим температурным коэффициентом в отдельном баллоне размеры камеры тепла резко увеличиваютс , что приводит к увеличению вли ни  окружающей Температуры на камеру термостатировани  или увеличению потребл емой мощности, а также к снижению точности работы термостата. Широкому примене нию и распространению такие регул трры температуры об заны основному их достоинству - отсутствию практически уходов точки термостатировани  при многолетней работы Цель изобретени  - повышение эко номичности и точности .регул тора те пературы. / Поставленна  цель достигаетс  те что регул тор температуры дл  этало ного кварцевого генератора содержит последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резонатором, фазовый дете тор, усилитель и нагреватель, а так температурный кварцевый резонатор, причем вход температурного кварцево го резонатора подключен к выходу эт лонного автогенератора с прецизионн кварцевым резонатором, а выход - к другому входу фазового детектора. Кроме того, между выходом эталон ного автогенератора с прецизионным кварцевым резонатором и входом темп ратурного кварцевого резонатора вкл чен умножитель частоты. На чертеже показана схема регул  тора. Предлагаемый регул тор температу ры содержит эталонный автогенератор 1 с прецизионным кварцевым резонатором 2, температурный кварцевый резонатор 3, фазовый 4, усилитель 5, нагреватель 6. При этом эталонный автогенератор 1 с пр цизионным кварцевым резонатором 2 соединен с первым входом фазового детектора 4 непосредственно, а со вторым его входом - через тe fflepaтурный кварцевый резонатор 3, выход которого  вл етс  выходом устройства . Выход детектора 4 через усилитель 5 соединен с нагревателем б. Регул тор работает следующим образом. Температурный кварцевый резонатор 3 под вли нием температуры изме н ет свою центральную частоту относительно частоты эталонного автогенератора 1 с прецизио 1ным кварцевым резонатором 2, и, следовательно измен етс  фазовый сдвиг сигналов на входах фазового детектора 4. На выходе фазового детектора 4 возникает напр жение (сигнал ошибки, которое после усилени  в усилителе 5 измен ет мощность, вьщел емую нагревателем 6 таким образом, чтобы восстановить тепловое равновесие т.е. равенство частоты эталонного автогенератора 1 и центральной частоты полосы пропускани  температурного кварцевого резонатора 2. При номинальной температуре частота эталонного автогенератора 1 и центральна  частота полосы пропус кани  температурного кварцевого резонатора 3 совпадают, фазовый сдвиг напр жений на входах фазового детек тора отсутствует. -В этом случае регул тор температуры либо не работае ( в термостатах, использующих эффект Пельтье), либо выдел ет тепловую мощность, необходимую лишь дл  поддержани  теплового равновеси . Это соответствует установившемус  режиму , когда происход т небольшие флуктуации мощности подогрева вокруг значени , при котором мощность, выдел юща с  в нагревателе, равна мощности ., рассеиваемой термостатом в окружающее пространство. Температурный кварцевы резонатор выполн ет одновременно и роль узкополосного фильтра. Колебание эталонного автогенератора , усиленного его буферными усилител ми, проходит через этот узкополосный фильтр и приобретает повышенную спектральную чистоту. Между выходом эталонного автогенератора и входом температурного кварцевого резонатора с целью повышени  точности, может включатьс  умножитель частоты. Предлагаемое решение в отличие от прототипа, обеспечивает сокращение размеров камеры тепла так как резонаторы располагаютс  в общем баллоне, а следовательно, в общем термостатированном объеме, при этом точность может достигать, тыс чных долей градуса; исключение преобразовател  и широтно-импульсного модул тора , устранение взаимного вли ни  автогенераторов с прецизионным и температурным кварцевыми резонаторами , так как автогенератор с температурньлм кварцевым резонатором исключаетс . При этом температурный кварцевый резонатор выполн ет две функции: датчика температуры и узкополосного кварцевого фильтра. Такое решение, с одной стороны, обеспечивает высокую точность поддержани  температуры за счет большой крутизны фазовой характеристики узкополосного фильтра, а с другой - исключает необходимость в применении дл  высокостабильных кварцевых генераторов отдельно изготовл емых дорогосто щих кварцевых фильтров, стоимость которых, особенно термостатированных , примерно равна стоимости прецизионных-термостатированных кварцевых генераторов. Кроме того, относительна  спектральна  плотность шумов эталонного автогенератора может быть снижена на 10--20 дБ относительно свободного генератора. Формула изобретени  1. Регул тор температуры дл  эталонного кварцевого генератора, соержащий последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным Кварцевым резонатором, усилитель и нагреватель, а также тсмпературньой кварцевый резонатор. Фазовый детектор.

   отличающийс  тем, что с целью повышени  экономичности и точности регул тора температуры, вход температурного кварцевого резонатора подключен к выходу эталонного автогенератора с прецизионным кварце вым резонатором, а выход - к другому входу фазового детектора.
2. 2. Регул тор температуры по п.1, отличающийс  тем, что между выходом эталонного автогенера-.

   тора с прецизионным кварцевым резонатором и входом температурного кварцевого резонатора включен умножитель частоты.

   Источники информации, прин тые, во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 295117, кл.С 05 D 23/19, 1969.

   2.Авторское свидетельство СССР № 286368, кл. G 05 D 23/20, 1979 (прототип).