Кварцевый генератор

 

КВАРЦЕВЫЙГЕНЕРАТОР, содерзкащий первый комплементарный инвер-, тор, частотозадающий кварцевый четырехполюсник , а также второй комплементарный инвертор, выход которого через конденсатор подключен к входу первого комплементарного инвертора, выход которого является выходом кварцевого генератора, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения нестабильности частоты при изменении напряжения питания и уменьшения потребляемого тока, частотозадающий кварцевьй четырехполюсник включен между входом и выходом первого комплементарного инвертора, выход которого соединен с вхо;цом второго комплементарного инвертора. (О t,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) -Н 03 В 5/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф ((444 у(4;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3225982/18-09 (22) 29. 12. 80 (46) 23,.11.84. Бюл. - 43 (72) В,.Д.Дворников и 3.Х.Чичев (71) Научно-исследовательский институт часовой промышленности (53) 621.373.52(088.8) (56) 1. "Дэнси Цусин Гайккаси", 1975, т. 58, И - 3, с. 262-268.

2. Патент США N - 3890580, кл. 331-116R, 1975 (прототип).. (54) (57) КВАРЦЕВЬЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий первый комплементарный инвер-. тор, частотозадающнй кварцевый че,ВЦ„, И25 За А тырехполюсник, а также второй комплементарный инвертор, выход которого через конденсатор подключен к входу первого комплементарного инвертора, выход которого является выходом кварцевого генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения нестабильности частоты при изменении напряжения питания и уменьшения потребляемого тока, частотозадающий кварцевый четырехполюсник включен между входом и выходом первого комплементарного инвертора, выход ( которого соединен с входом второго комплементарного инвертора.

1125732 1

Изобретение относится к электронньи и электронно-механическим приборам времени, в особенности к кварцевым генераторам для приборов времени, и может быть наиболее эффективно 5 использовано в часовой промышленности.

Известен кварцевый генератор преимущественно для часов, содержащий комплементарный инвертор, между входом и выходом которого включен пассивный четырехполюсник, обеспечивающий комплексную обратную связь в кварцевом генераторе (13.

Недостатками такого кварцевого генератора являются относительно большой ток потребления и большой уход частоты от номинального значения при изменении напряжения питания, что вызвано относительно большим 20 временем переключения инвертора.

Наиболее близким к предложенному является кварцевый генератор, содержащий первый комплементарный инвертор, частотозадающий кварцевый четырехполюсник, а также второй комплементарный инвертор, выход которого через конденсатор подключен к входу первого комплементарного инвертора, выход которого является выходом кварцевого ЗО .,генератора $2), однако известный кварцевый генератор обладает нестабильностью частоты при изменении напряжения питания и имеет большой ток потребления. 35

Цель изобретения — уменьшение нестабильности частоты при изменении напряжения питания и уменьшение потребляемого тока.

Поставленная цель достигается 40 тем, что в кварцевом генераторе, содержащем первый комплементарный инвертор, частотозадающий кварцевый четырехполюсник, а также второй комплементарный инвертор, выход ко45 торого через конденсатор подключен к входу первого комплементарного инвертора, выход которого является выходом кварцевого генератора, частотозадающий кварцевый четырехполюс— 50 ник включен между входом и выходом первого комплементарного инвертора, выход которого соединен с входом второго комплементарного инвертора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема кварцевого генератора; на фиг. 2 — варианты выполнения частотозадающего кварцевого четырехполюсника, на фиг. 3— эпюры выходного напряжения и тока, проте кающе го чере з комплементарный

Инвентор, в зависимости от напряжения на входе.

Кварцевый генератор содержит первый 1 и второй 2 комплементарные инверторы, частотозадающий кварцевый четырехполюсник 3 и конденсагор 4.

Устройство работает следующим образом.

В схеме кварцевого генератора с помощью частотозадающего кварцевого четырехполюсника 3 (фиг. 2) осуществляется комбинированное дей твие положительной и отрицательной обратных связей. Так, с одной стороны, посредством резистора частотозадающего кварцевого четырехполюсника 3 осуществляется отрицательная обратная связь, позволяющая в статическом режиме обеспечить работу первого комплементарного инвертора 1 (усилительного элемента кварцевого генератора) в активной области,т.е. рабочая точка А (фиг. 3) в статическом режиме находится приблизительно в середине крутой ветви амплитудной характеристики (эпюра о, фиг. 3) nepanrn комплементарного инвертора 1,где его усиление максимально. С другой сторо- ны, посредством стальных элементов частотозадающего кварцевого четырехполюсника 3 осуществляется положительная обратная связь, в результате чего на вход первого комплементарного инвертора 1 поступает напряжение практически синусоидальной формы, достаточной амплитуды и правильной формы, обеспечивающее самовозбуждение кварцевого генератора (усилительного элемента) . При этом происходит переключение первого комплементарного инвертора 1 из состояния, когда его верхний транзистор открыт, а нижнийэакрыт, в состояние, соответствующее открытию нижнего и закрытию верхнего его транзисторов, и наоборот.

Через первый комплементарный инвертор 1 ток протекает только в течение переходного процесса, тогда оба его транзистора открыты, т.е. когда первый комплементарный инвертор 1 работает в активной области. Величина тока, протекающего через первый комплементарный инвертор 1, при прочих равных условиях зависит от амп1125732 литуды сигнала на его входе, причем с увеличением амплитуды ток уменьшается.

У первого комплементарного инвертора 1 зависимость выходного напряжения и тока, протекающего через него, от напряжения на входе имеет вид, показанный на фиг. 3 (соответственно эпюры о б). При этом увеличение или уменьшение напряжения питания перво- 10

ro комплементарного инвертора 1 вызывает соответственно увеличение или, уменьшение величины тока I . В статическом режиме рабочему состоянию первого комплементарного инвертора 1 соответствует точка А характеристики U „„= f(U „) (эпюра х, фиг. 3). В режиме генерирования колебаний под воздействием переменной синусоидальной составляющей напряжение на входе 20 первого комплементарного инвертора 1 (эпюры в, ., фиг. 3) зависимость I=

= f(U „) (эпюра Г, фиг. 3) трансформируется в зависимость I = f(t) (эпюры д, е, фиг. 3). При этом, как 25 видно из эпюр в и ъ, при одной и той же частоте колебаний с увеличением амплитуды колебаний (U v U ) уменьшается площадь кривой Т = f(t) (площадь кривой эпюры е меньше пло. щади кривой эпюры д ), поскольку уменьшается время, в течение которого оба транзистора первого комплементарного инвертора 1 открыты (отрезок .„ - 4 при 0„„ и отрезок t> при U ).

Дифференциальное внутреннее cOII ротивление первого комплементарного инвертора 1 при очень малом входном сигнале определяется выражением

Вых

Дифференциальное сопротивление в режиме переключения первого комплементарного инвертора 1 изменяется от единиц килоом до единиц десятков миллиом.

При изменении напряжения питания первого комплементарного инвертора 1 меняется его интегральное сопротивление, что вызывает появление фазовых сдвигов в кварцевом генераторе, а соответственно и изменение частоты.

С -помощью второго комплементарного инвертора 2 и конденсатора 4 осуществляется положительная обратная связь в области малых времен, что приводит . к увеличению крутизны синусоидального напряжения в районе нуля. В результате этого уменьшается время переключения первого комплементарного инвертора 1, что вызывает уменьшение тока потребления кварцевого генератора и уменьшение изменения его частоты при изменении напряжения питания.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в уменьшении нестабильности частоты при изменении напряжения питания и уменьшении потребляемого тока.

Вь R

R.

1 К + К

1,1I 1 aI

R< д(Š— Пвых) и бых 45 где К и R< дифференциальное сопротивление соответственно верхнего и нижнего транзисторов первого комплементар- 50 ного инвертора 1; — напряжение питания первого комплементарного инвертора 1 ; — ток, протекающий через первый комплементарный инвертор 1; напряжение на выходе первого комплементар- ного инвертора 1, Частота кварцевого генератора зависит от интегрального сопротивления первого комплементарного инвертора 1, определяемого как площадь изменения дифференциального сопротивления во времени, т.е. при прочих условиях величина интегрального сопротивления зависит от скорости переключения первого комплементарного инвертора 1.

1125732

ВщщПИ Заказ 8556/43 ираж 861 ПОДписнОВ

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4