старт-стоп кристален осцилатор

Чертежи към RF патент 2099851

Известни старт-стоп RC генератори от релаксационен тип, изпълнени на базата на затворени мултивибратори. Промишлеността произвежда съответните интегрални схеми, които правят възможно получаването на пакети с правоъгълни трептения (меандри), чиято начална фаза е напълно определена от позицията на задния ръб на импулса на портата. Известни са също LC-генератори за старт-стоп, които генерират пакети от синусоидални трептения (виж, например, патент на САЩ N 4272736, клас 331/108B).

Недостатъкът на такива старт-стоп генератори е относително ниската стабилност на генерираните трептения в честотата. Това се дължи на присъщите характеристики на схемата за задвижване на честотата. Обикновено това е RC верига, LC верига или линия за забавяне, която позволява да се получи стабилност от порядъка на 0,01 0,001. Много приложения обаче изискват стабилност от порядъка на 0,00001 и повече (в целия диапазон на експлоатационни условия).

Най-близкият до предложения генератор е генератор старт-стоп, защитен от патент на САЩ N 4039972, клас. H O3 B 5/36. Устройството съдържа затворен осцилатор, чиято верига за обратна връзка включва честотна верига с кварцов резонатор. Това устройство обаче не осигурява никакви мерки за потискане на свободните трептения в кварцовия резонатор по време на интервалите между генерираните колебателни пакети.

Целта на настоящото изобретение е да осигури висока фазова стабилност в старт-стоп осцилатори с кварцови резонатори, като същевременно запази присъщата им високочестотна стабилност.

За да се получи посочения технически резултат, в старт-стоп генератора, съдържащ затворен генератор, се въвежда амортисьорен усилвател, в чиято верига за обратна връзка е включена честотно управляваща верига с кварцов резонатор, който е свързан паралелно с честотно- задвижваща верига с кварцов резонатор през въведен електронен управляван превключвател, друг изходът на който е свързан към входа на затворения генератор, а управляващият вход на електронния управляем превключвател е входът на управляващи импулси, чиято продължителност е по-малка отколкото продължителността на интервалите между стробните импулси.

Въвеждането на амортисьорен усилвател, свързан за времетраенето на интервала между импулсите на портата към задвижваща честота верига с кварцов резонатор, който е изключен от затворения осцилатор, позволява ускоряване на затихването на възникващите в него трептения и тяхното пълно гасене по времето, когато се появи следващият пакет от трептения, като по този начин елиминира тяхното влияние върху началната фаза на следващия пакет.

Допълнителното описание е обяснено, като се използват следните фигури.

Фиг. 1 блок-схема на предложения старт-стоп генератор на електрически трептения; на фиг. 2 времеви диаграми, обясняващи работата на предложения генератор.

Както е показано на ФИГ. 1, предложеният старт-стоп генератор на електрически трептения съдържа затворен генератор 1, честотно управляваща верига с кварцов резонатор 2, електронен управляван превключвател 3 и амортисьорен усилвател 4. Първият терминал на веригата 2 е свързан към първият вход на затворения генератор, а вторият изход на верига 2 към входа електронно управляван превключвател 3. Първият изход на електронния превключвател 3 е свързан към втория вход на затворения генератор 1. Вторият изход на електронния превключвател е свързан към входа на амортисьорния усилвател, чийто изход е свързан към първия изход на честотно управляващата верига. Обратното свързване на амортисьорния усилвател също е допустимо. Генератор 1 и превключвател 3 имат управляващи входове.

Предложеният генератор старт-стоп работи по следния начин (фиг. 2). Захранващите импулси, влизащи в управляващия вход на генератора 1 (диаграма а), предизвикват генериране на колебателни пакети, пристигащи на изхода на генератора (диаграма б), в съответствие с продължителността на импулса. Осцилационният пакет, генериран от генератор 1, започва в момента, съответстващ на предния ръб на импулса на портата. Управляващите импулси (диаграма в), постъпващи на управляващия вход на превключвателя 3, свързват задвижващата честота верига 2 към амортисьорния усилвател 4 за време, малко по-малко от интервала между импулсите на строб поради това началната фаза на колебателните пакети се определя само от момента на началото на стробовия (а не контролния) импулс.

По време на управляващия импулс превключвателят 3 свързва амортизационния усилвател 4 към задвижващата честота верига 2, като по този начин осигурява ускорено разпадане на остатъчните трептения във верига 2 по време на стробовия импулс. Диаграма d (фиг. 2) показва трептенията на изхода на верига 2 без свързване на амортисьорен усилвател, а диаграма d с демпфиращ усилвател. Всъщност схема 2 е включена в обратната връзка на усилвателя 4. Конкретното изпълнение на усилвателя зависи от формата на изпълнение на схемата за задвижване на честотата. Важно е само амортисьорният усилвател заедно с честотно-управляващата верига да образуват система с отрицателна обратна връзка, поради което те осигуряват ускорено затихване на трептенията в честотно-управляващата верига. Ако задвижващата честота схема съдържа само кристален резонатор, тогава амортизационният усилвател трябва да бъде проектиран, тъй като инвертиращото усилване може да бъде малко. Ако веригата за задвижване на честота създава фазово изместване от 180 o при работната честота, за да се осигури отрицателна обратна връзка, усилвателят на затихване трябва да е неинвертиращ, по-специално може да бъде проектиран като последовател на излъчвател (източник). Както бе споменато по-горе, има две възможности за включване на амортисьорния усилвател (вход към превключвателя или към честотната верига). И с двата варианта на включване се постига ефектът на ускорение на затихналите трептения в кварцов резонатор.

При внедряване на предложения генератор, блоковете, включени в него, могат да бъдат изпълнени въз основа на серийни интегрални схеми. Например, блок 1 на IC K532GG1, блок 3 на IC от серия 590 или 561 (ключове и превключващи вериги), блок 4 на IC K531 (линеаризиран логически режим). Възможно е да се създаде специализирана интегрална схема, например, базирана на основен матричен кристал, използвайки CMOS технология.

Оформянето на импулсите на портата с дадена времева връзка се извършва, например, чрез забавяне и логическо сумиране на първоначалните и забавени импулси на клетките "И" и "ИЛИ". В този случай на изхода на клетката "И" се получава по-тесен импулс спрямо изхода на клетката "ИЛИ" и разликата в тяхната продължителност се определя от стойността на закъснението.

ИСК

Старт-стоп генератор на електрически трептения, съдържащ затворен генератор, в чиято верига за обратна връзка е включена честотно задвижваща верига с кварцов резонатор, характеризираща се с това, че в него е въведен амортисьорен усилвател, който е свързан паралелно на честотно задвижваща верига с кварцов резонатор чрез въведен електронен управляван превключвател, другият изход на който е свързан към входа на затворения генератор, а управляващият вход на електронно управлявания превключвател е входът на управляващи импулси, продължителността на които е по-малко от продължителността на интервалите между стробовите импулси.