Регулятор температуры для эталонного кварцевого генератора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ()951254 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 0312РО (2! ) 3211762/18-24 (51) М. Кл.з с присоединением заявки ¹G 05 D .23/19

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150882, Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 17.08.82

РЗ1УДК 621. бЫ. б (088. 8) А.В. Рыжков, Ю.В. КреМнев, В.A. Киреев, Н Ы» Нечаева и М.В. Ерохин >

1 .". -.,--.-. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ЭТАЛОННОГО

КВАРЦЕВОГО ГEHEPATOPA

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

Известен регулятор температуры, содержащий автогенератор, термодатчик> детектор, усилитель, исполнительное устройство и дифференциальный трансформатор (11.

Однако точность работы такого регулятора и кратковременная стабильность частоты стабилиэируемого .генератора недостаточны.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор температуры, содержащий датчик температуры (эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резона- 5 тором, автогенератором с температурным кварцевым реэонатором, преобразователь (смеснтель ), детектор, широтно-импульсный модулятор, усилитель и нагреватель (23 .

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. Иирокому применению и распространению такие регуляторы температуры обязаны основному их достоинству — отсутствию практически уходов точки термостатирования при многолетней работы.

951254

Цель изобретения — повышение экономичности и точности .регулятора температуры.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор температуры для эталонного кварцевого генератора содержит 5 последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резонатором, фазовый детектор, усилитель и нагреватель, а также температурный кварцевый резонатор, причем вход температурного кварцевого резонатора подключен 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 резона- 40 тор 3 под влиянием температуры изменяет свою центральную частоту относительно частоты эталонного автогенератора 1 с прецизионным кварцевым резонатором 2, и, следовательно 45 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 ре- 0 зонатора 3 совпадают, фазовый сдвиг напряжений на входах фазового детектора отсутствует. В этом случае регулятор температуры либо не работает (в термостатах, использующих эффект 65

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

I 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.

Формула изобретения

1. Регулятор температуры для эталонного кварцевого генератора, содержащий последовательно соединенные эталонный автогенератор с прецизионным кварцевым резонатором, усилитель и нагреватель, а также те1лпературный кварцевый резонатор, фазовый детектор, 951254

Составитель Л Птенцова

Редактор М. Дылын Техред С.Мигунова Корректор A. Гриценко аказ 5945 3 Тираж 9 4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,. ул. Проектная, 4 отличающийся тем, что с целью повышения экономичности и точности регулятора температуры, вход температурного кварцевого резонатора подключен к выходу эталонного автогенератора с прецизионным кварце вым резонатором, а выход — к другому входу фазового детектора.

2. Регулятор температуры по п.1, отличающийся тем, что между выходом эталонного автогенера-. тора с прецизионным кварцевым резоиатором и входом температурного кварцевого резонатора включен умножитель частоты.

Источники информации, принятые„ во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 295117, кл.С 05 0 23/19, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

У 286368, кл. G 05 D 23/20, 1979

10 (прототип).