термокомпенсированный кварцевый автогенератор

Формула изобретения

ТЕРМОКОМПЕНСИРОВАННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР, содержащий усилительный каскад, который подсоединен к шине питания источника питания и к общей шине, катушку индуктивности, которая включена между входом усилительного каскада и точкой соединения первых выводов конденсатора и варикапа и отвода термозависимого делителя напряжения, один вывод которого соединен с шиной питания, а другой вывод подключен к общей шине, второй вывод варикапа подключен к точке соединения первых выводов первого резистора и кварцевого резонатора, другие выводы которых подключены к общей шине, второй вывод конденсатора соединен с разноименными электродами двух диодов, при этом другой электрод первого диода подключен к общей шине, отличающийся тем, что введен делитель напряжения, который включен между шиной питания и общей шиной, а другой электрод второго диода соединен с отводом делителя напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника высокостабильных электрических колебаний.

Известен генератор с автоматической регулировкой амплитуды колебаний, имеющий высокую стабильность величины управляющего высокочастотного напряжения (приложенного между базой и эмиттером транзистора) при изменении питающего напряжения и при перестройке частоты катушкой. Подбором режима смещения транзистора можно обеспечить достаточно малую величину мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе и, следовательно, высокую долговременную стабильность частоты. Недостатком данной схемы является изменение уровня управляющего напряжения при изменении температуры окружающей среды из-за отсутствия термостабилизации рабочей точки транзистора, а также сравнительно большая громоздкость.

Известен также кварцевый генератор, в котором амплитуда автоколебаний ограничивается благодаря включению в цепь положительной обратной связи двух параллельно-встречно соединенных диодов, вследствие чего достигается высокая режимная стабильность частоты. Однако отсутствие возможности получения достаточно малого уровня рассеиваемой на кварцевом резонаторе мощности препятствует достижению высокой долговременной стабильности частоты, кроме того, существует склонность к перескокам на частоты нежелательных резонансов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является термокомпенсированный кварцевый автогенератор, который содержит параллельно соединенные источник питания и усилительный каскад, вход которого подключен к катушке индуктивности, соединенной с катодом варикапа, который соединен с отводом включенного между шиной питания и общей шиной термозависимого делителя напряжения, а между анодом варикапа и общей шиной подключен зашунтированный резистором кварцевый резонатор, между катодом варикапа и общей шиной подключены последовательно соединенные конденсатор и два параллельно-встречно включенных диода.

Недостатком данного автогенератора является отсутствие возможности достижения уровня рассеиваемой на кварцевом резонаторе мощности ниже некоторого сравнительно высокого уровня, определяемого пороговым напряжением диодов, что не позволяет получить весьма хорошую монотонность ТЧХ и весьма малую величину долговременной нестабильности частоты.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного автогенератора.

Он содержит усилительный каскад 1, подсоединенный к шине питания источника питания 6 и общей шине, катушку индуктивности 2, включенную между входом усилительного каскада 1 и объединенными выводами конденсатора 8, варикапа 3 и термокомпенсированного делителя напряжения 7, другие выводы которого соединены с шиной питания и общей шиной соответственно. Второй вывод варикапа 3 соединен с объединенными выводами резистора 4 и кварцевого резонатора 5, другие выводы которых соединены с общей шиной. Второй вывод конденсатора 8 соединен с разноименными выводами диодов 9 и 10, второй вывод диода 9 подсоединен к общей шине. Делитель напряжения, состоящий из резисторов 11 и 12 включен между шиной питания и общей шиной. Отвод делителя напряжения соединен с другим выводом второго диода 10.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 6 в термокомпенсированном кварцевом автогенераторе возникают незатухающие электрические колебания, при этом высокочастотные напряжения на варикапе 3 и на кварцевом резонаторе 5, зашунтированном резистором 4, начинают расти, а следовательно, растет и ток через кварцевый резонатор 5. При достижении высокочастотного напряжения на варикапе 3 и кварцевом резонаторе 5 порогового значения открываются диоды 9 и 10, при этом величина высокочастотного напряжения, при котором открываются диоды 9 и 10, определяется постоянным напряжением, снимаемым с потенциометра, образованного резисторами 11 и 12. Изменяя их величины (можно изменять одну из них, например величину резистора 12), можно в большой степени изменять момент открытия диодов 9 и 10.

При открытии диодов 9 и 10 происходит ограничение тока через кварцевый резонатор, а следовательно, ограничивается величина мощности, рассеиваемая в кварцевом резонаторе.

Был проведен эксперимент на кварцевом генераторе на 10 МГц с кварцевым резонатором АТ-среза, возбуждаемым на 3-м порядке колебаний с добротностью 400 10³ и величиной динамического сопротивления 20 Ом.

В схеме без диодов мощность рассеяния была 45 МкВт, при подключении диодов 9 и 10 без подачи напряжения с потенциометра, образованного резисторами 11 и 12, величина рассеиваемой мощности стала 4,1 МкВт, т.е. уменьшалась в 11 раз. При подаче напряжения, снимаемого с потенциометра, образованного резисторами 11 и 12, равного 1 В рассеиваемая мощность уменьшалась до 0,05 МкВт, т.е. дополнительно (по сравнению со схемой с диодами, но без потенциометра) уменьшилась в 82 раза.

Предлагаемая схема с использованием потенциометра, образованного сопротивлениями 11 и 12, не уменьшая крутизну управления и коэффициент запаса по возбуждению, позволяет обеспечить весьма малую величину мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе и, следовательно, повышает долговременную стабильность частоты, способствует получению высокой температурной стабильности частоты термокомпенсированных генераторов за счет улучшения моночастотности и монотонности температурно-частотных характеристик кварцевого резонатора.