Термокомпенсированный кварцевый генератор

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - упрощение устр-ва. Г-р содержит опорный кварцевый автогенератор 1, термочувствительный автогенератор 2, зшравляемый г-р 3, вычитатель 4 частот, делитель 5 частоты, блок синхронизации 6, ключи 7 и 8, регистры 9 и 12 хранения , блок постоянного запоминания (БПЗ) 10, реверсивный счетчик (РС) 11, ДАЛ 13 и интегрирующее звено 14. В устр-ве осуществляются два временных цикла работы. В течение первого цикла PC 11 суммирует за время Z импульсы , поступающие от автогенератора 2. Это соответствует режиму определения температуры пьезокристалла

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<Я) 4 Н 03 В 5/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4178920/24-09 (22) 07.01 ° 87 (46) 07.12.88. Бюл. Р 45 (71) Омский политехнический институт (72) А.В.Косых, А.Н.Лепетаев, В.П.Багаев и Б.П.Ионов (53) 62!.373.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1069172, кл. Н 03 В 5/32, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1332528, кл. Н 03 L 7/00, 07.03.86. (54) TEPMOKOMIIEHCHPOBAHHbtA КВАРЦЕВЫЙ

ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — упрощеBU 2 А1 ние устр-ва. Г-р содержит опорный кварцевый автогенератор 1, термочувствительный автогенератор 2, управляемый г-р 3, вычитатель 4 частот, делитель 5 частоты, блок синхронизации

6, ключи 7 и 8, регистры 9 и 12 хранения, блок постоянного запоминания (БПЗ) 1 О, реверсивный счетчик (РС)

ll ЦАП 13 и интегрирующее звено 14.

В устр-ве осуществляются два временных цикла работы. В течение первого цикла PC 11 суммирует за время импульсы, поступающие от автогенератора 2. Это соответствует режиму определения температуры пьезокристалла

1443120 автогенератора I, т.к. каждой температуре среды однозначно соответствует количество импульсов, поступивших в PC 11 за время Г . По окончании цикла PC 11 устанавливается в требуемое состояние для данной температуры.

Во втором цикле из кода, записанного в PC 11 с БПЗ 10, вычитаются импульсы, поступающие через ключ 8 с вычитателя 4. По окончании счета сосИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве высокостабильного источника электрических колебаний.

Цель изобретения " упрощение тер5 мокомпенсированного кварцевого генератора.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема термокомпенсированного кварцевого генератора;,на фиг.2 - функциональная электрическая схема блока синхронизации, на фиг.3— временные диаграммы, поясняющие принцип действия блока синхронизации.

Термокомпенсированный кварцевый генератор содержит опорный кварцевый автогенератор 1, термочувствительный автогенератор 2, управляемый генератор 3, вычитатель 4 частот, де- 20 литель 5 частоты, блок 6 синхронизации, первый 7, второй 8 ключи, первый регистр 9 хранения, блок 10 пос" тоянного запоминания, реверсивный счетчик 11, второй регистр 12 хране- 25 ния, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13, интегрирующее звено 14.

Блок 6 содержит первый 15 и второй

16 триггеры, регистр 17 и первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21, 30 пятый 22, шестой 23 и седьмой 24 логические элементы, коммутатор 25.

Термокомпенсированный кварцевый генератор работает следующим образом.

Можно выделить два вРеменных цикла работы.

В течение первого цикла, начинаемого с прихода импульса на второй вход блока 6, реверсивный счетчик

11 суммирует импульсы, поступающие 40 от термочувствительного автогенератояние PC 11 переписывается в регистр 12 и далее через ЦАП 13 и звено 14 осуществляется автоподстройка выходного сигнала r-pa 3. Полная компенсация осуществляется только в дискретных точках температурного интервала (узлах интерполяции). В промежутках между узлами осуществляется кусочно-линейная интерполяция управляющего воздействия. 3 ил. тора 2 с частотой f в течение времени c N /f,, где N — коэффициент делителя 5, f - частота опорного кварцевого автогенератора I. Это, соответствует режиму определения температуры пьезокристалла опорного кварцевого автогенератора 1, так как каждой температуре среды однозначно соответствует количество импульсов, поступивших в реверсивный счетчик 11

sa время с, „ . По окончании цикла блок

6 вырабатывает сигналы на первом, втором и четвертом выходах соответст" венно, закрывающие первый ключ 7, за- . писывающие. состояние реверсивного счетчика 11 в первый регистр 9 и установку реверсивного счетчика II в состояние, соответствующее требуемоt му (определенное на стадии настройки и записанное в блок 10) для данной температуры. (При определенном выборе элементной базы первый регистр 9 может не понадобиться, так как код с выхода реверсивного счетчика 11 может быть сразу же через блок 10 записан на его установочные входы).

Приход следующего импульса с выхода делителя 5 начинает второй цикл. (В отдельных случаях возможно целесообразно устанавливать время счета в первом и втором цикле не одинаковым, что требует переключения коэффициента деления делителя 5). Во втором цикле иэ кода, записанного в реверсивный счетчик 11 с выхода блока

10, вычитаются импульсы, поступающие через второй ключ 8 с выхода вычитателя 4. По окончании счета состояние реверсивного счетчика 11 перепнсыва ется в регистр 1 2 хранения. ЦАП 13

20 где Ч„и W„„— коды k-го и k+1-го узлов, записанные в блок 10.

За это же время из счетчика вычитается усредненное количество импульсов

N — P(N) Z + P (М+1) Е где

Р(М)=fpNg/fo= -Епф, (f И,./Е )

Р (М+1) = 1 — Р (М);

Z - число импульсов, вычитающихся в М-м узле;

Z — число импульсов, вычитающихся из реверсивного счетчика 11 в М+1-м узле.

В среднем за достаточно большое время на выходе ЦАП 13 (при разомкнутых цепях обратной связи) имеется напряжение

6, = k„(N N ) = K„PP(k)W< +

+P(k+I ) WÄ+< -р(М)ׄ—

Р(N l)W где k — коэффициент передачи ЦАП 13.

Коды W и W „+< (все остальные коды в блоке 10) на стадии настройки генератора подбираются так, чтобы минимизировать значение U в любой температурной точке (естественно, что полная компенсация осуществляется только в отдельных температурных точках, а в остальных будет некоторая ошибка кусочно-линейной интерполяции, существенно меньшая, чем исходная ошибка).

Блок 6 работает следующим образом.

В исходном состоянии регистр 17 обнулен. Приход фронта сигнала на вход С второго триггера 16 устанавливает на его выходе уровень логической "1", так как вход D также имеет уровень "1". Первый же пришедший после этого на вход С регистра 17 импульс устанавливает на его первом выходе высокий уровень. Второй импульс на входе С регистра 17 переводит в единичное состояние его второй выход.

Первый выход регистра 17 при этом остается в прежнем состоянии, так как

Вероятнбсть обращения к узлу k+1 определяется как 55

P(k+1) = 1 - Р(1).

Аналогичные процессы происходят и при подсчете импульсов с частотой

f, подаваемых на вычитающий вход, .l 14431 отрегулирован так, что коду 000...0 соответствует максимальное положительное напряжение на его выходе, а, коду 11. ° .1 — максимальное отрицательное, Среднему коду (000...1ll)

5 соответствует нулевое напряжение.Коды записанные в блок 10, подбираются на стадии настройки так, что при любой температуре при номинальной выходной частоте на выходе ЦАП 13 имеется нулевое напряжение (т.е. после окончания вычитания в реверсивном счетчике ll был бы "средний" код).

Если этот код не равен среднему, то 15 напряжение на выходе ЦАП 13 отлично от нуля, и напряжение на выходе интегрирующего звена 14 изменяется до тех пор, пока частота не становится равной номинальной (а код в реверсив- gII ном счетчике 11 — средним). Таким образом осуществляется автоподстройка выходного сигнала.

Полная компенсация осуществляется только в дискретных точках темпера- 25 турного интервала (узлах интерполяции). В промежутках между узлами осуществляется кусочно-линейная интерполяция управляющего воздействия.

Суммируя или вычитая импульсы в те- 30 чение определенного времени, реверсивный счетчик 11 фактически измеряет отношения частот Й N i/f и f p " N,/f,,где N u N — коэффициенты деления делителя 5. При некоррелиро-. ванности частот f,,f,,f в общем случае отношение частот будет дробным (целым — только в узлах интерполяции). Из-за этого в реверсивном счетчике 11 от цикла к циклу насчи- 40 тывается различное количество импульсов: k либо k+I что соответствует обращению к двум соседним узлам. Известно, что вероятность обращения к узлу k определяется как 45 (fòN(/f )+fòN /fî что может быть выражено через узловые температуры (т.е. точки, где

P(k) I либо О) как

P(k) = (T„„-Тср)/(T„+, -Т ), 50 где Т и T +, — узловые температуры, Т -- температура среды.

Таким образом, при усреднении за достаточно большое время(а зто выполняется, так как в схему включено интегрирующее звено 14) можно считать, что при постоянной температуре в реверсивный счетчик 11 записывается усредненное количество импульсов.

N P(k) И + P(k+I) 11

5 на его входе D все еще присутствует

"1". Появление "1" на втором выходе регистра 17 обнуляет (по входу) первый триггер )5, и на входе D регистра 17 появляется "0". С прихо5 дом следующего импульса на вход С регистра l7 этот "0" передается на

его первый выход, а в единичное сос" яние переходит третий выход (второй lg выход также остается в состоянии "l

Следующий импульс на входе С регистра 17 сдвигает "l" íà его третий и четвертый выходы. Дальнейшее поступление импульсов приводит к полному 15 обнулению регистра 17.

Приход нового запускающего импульса на вход С второго триггера 16 приводит к повторению описанного процесса.. Благодаря наличию первого 18, 2р второго 19, третьего 20, четвертого

21, пятого 22, шестого 23 и седьмого

24 логических элементов на первом— шестом выходах блока 6 формируются последовательности (фиг.3).

14431

На первый н третий входы блока б постоянно поступают импульсы с выхода термочувствительного автогенератора 2 и вычитателя 4, Однако коммутатор 25 в зависимости от состояния первого триггера 15 (оно периодически изменяется) пропускает на вход С регистра 17 только один из этих сигналов, ЗО

Формула изобретения

Термокомпенсированный кварцевый генератор, содержащий последователь- 40 но соединенные опорный кварцевый автогенератор и вычитатель частот, термочувствительный автогенератор, блок постоянного запоминания, последовательно соединенные интегрирующее 45 звено и управляемый генератор, выход которого подключен к второму входу вычитателя частот, делитель частоты, первый и второй ключи, первый и второй регистры хранения, цифроаналоговый преобразователь и блок синхронизации, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введен реверсивный счетчик, входы установки которого поразрядно соединены с соответствующими выходами блока постоянного запоминания, выходы ко торого поразрядно соединены с входами установки первого и второго регистров хранения, при этом первый, второй и третий входы блока синхронизации подключены соответственно к выходу термочувствительного автогенератора, к выходу делителя частоты и к выходу вычитателя частот, первый ключ включен между выходом термочувствительного автогенератора и входом суммирования реверсивного счетчика, второй ключ включен между выходом вы-. читателя частот и входом вычитания реверсивного счетчика, вход делителя частоты подключен к выходу опорного кварцевого автогенератора, выходы первого регистра хранения поразрядно подключены к адресным входам блока постоянного запоминания, выходы второго регистра хранения поразрядно подключены к соответствующим входам цифроаналогового преобразователя,вы" ход которого подключен к входу интег рирующего звена, вход разрешения записи первого регистра хранения, вход обнуления реверсивного счетчика, вход разрешения установки реверсивного счетчика, вход разрешения записи второго регистра хранения и управляющие входы первого и второго ключа подсоединены к соответствующим выходам блока синхронизаций.

1443120

Вь!к.2

8blg.S оЬ/к,б

8ых 1

Вык.Ф

BbrXЯ е. i JllllllL ОШШШ Ш|ШШ ..:

as ØØ Ш.. Ш.ШЗ. —. — ч

5-1 — — -1

s Ш.ШШ,ШШ... г

ВБИ. f .г-.

В .2 — г-

Фиг.З

МЯ

Ю

Вьи, Х

I t

Фие. Я

Составитель В.Рудай редактор М.Бланар Техред М.Дидык

Корректор М.Шароши

Заказ 6393/52 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

\

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4