Термокомпенсированный кварцевый генератор

СОЮЗ СОВЕТСНИХС 01.ИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 19) 11) 4 Н 03 В 5/31 Р ОегныО 1 ав АСЬ Ывий ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еский инсти етаев,льство СССР 5/32, 1983.ство СССР 7/00, 07.03.86. АННЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ится к радиония - упрощеОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(57) Изобретение откостехнике. Цель изобрете ние устр-ва, Г-р содержит опорныикварцевый автогенератор 1, термочувствительный автогенератор 2, управляемый г-р 3, вычитатель 4 частот, делитель 5 частоты, блок синхронизации6, ключи 7 и 8, регистры 9 и 12 хранения, блок постоянного запоминания(БПЗ) 1 О, реверсивный счетчик (РС)11, ЦАП 13 и интегрирующее звено 14.В устр-ве осуществляются два временных цикла работы. В течение первогоцикла РС 11 суммирует за времяимпульсы, поступающие от автогенератора 2, Это соответствует режиму определения температуры пьезокристалла1443120 автогенератора 1, т.к, каждой температуре среды однозначно соответству" ет количество импульсов, поступивших в РС 11 за время Г , По окончании цикла РС 1 устанавливается в требуемое состояние для данной температуры. Во втором цикле из кода, записанного в РС 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 тер 5 мокомпенсированного кварцевого гене" ратора.На фиг.1 приведена структурная электрическая схема термокомпенсированного кварцевого генераторана 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 литель 5 частоты, блок 6 синхрониза" ции, первый 7, второй 8 ключи, первый регистр 9 хранения, блок 10 пос" тоянного запоминания, реверсивный счетчик 11, второй регистр 12 хране 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 ,ц от термочувствительного автогенератояние РС 1 переписывается в регистр 12 и далее через ЦАП 13 и звено 14 осуществляется автоподстройкавыходного сигнала г-ра 3. Полнаякомпенсация осуществляется только вдискретных точках температурного интервала (узлах интерполяции). В промежутках между узлами осуществляетсякусочно-линейная интерполяция управляющего воздействия. 3 ил. тора 2 с частотой Г в течение времениЙ /Г где Н - коэффициент делителя 5, Г - частота опорного кварцевого автогенератора 1. Это, соответствует режиму определения температуры пьезокристалла опорного кварцевого автогенератора 1, так как каждой температуре среды однозначно соответствует количество импульсов, поступивших в реверсивный счетчик 11 эа время с,. По окончании цикла блок 6 вырабатывает сигналы на первом, втором и четвертом выходах соответст" венно, закрывающие первый ключ 7, записывающие состояние реверсивного счетчика 11 в первый регистр 9 и установку реверсивного счетчика 11 в состояние, соответствующее требуемому (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 О записан на его установочные входы).Приход следующего импульса с вы" хода 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 1320 где Ык и Ы - кодь 1- о и 1+1-гоузлов, записанные вблок 10.За это же время из счетчика вычитается усредненное количество импульсов= Р(М) Е + Р (М+1) Е гдеР(М)=Г И Л = -Еп 1 йИИ,Р (М+1 ) = 1 - Р (М);2 - число импульсов, вычитающихся в М-м узле;Е, - 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 напряжениеП,- = 1 Р - 11 ) = КР(1)1 к-(М+ )где 1. - коэффициент передачи ЦАП 13.Коды Ии 11 + (все остальные коды в блоке 1 О) на стадии настройки генератора подбираются так, чтобы минимизировать значение У 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 Р 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 Вероятность обращения к узлу 1+1определяется как 55Р(1 с+1) = 1 - Р(1 с) еАналогичные процессы происходяти при подсчете импульсов с частотойЙ , подаваемых на вычитающий вход,3 14431 отрегулирован так, что коду 0000 соответствует максимальное положительное напряжение на его выходе, а , коду 11..1 - максимальное отрицательное, Среднему коду (000111)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 11 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 ном счетчике 1) - средним). Таким образом осуществляется автоподстройка выходного сигнала.Полная компенсация осуществляется только в дискретных точках темпера турного интервала (узлах интерполяции). В промежутках между узлами осуществляется кусочно-линейная интерполяция управляющего воздействия. Суммируя или вычитая импульсы в те чение определенного времени, реверсивный счетчик 11 фактически измеряет отношения частот Й Б /Й и ГИ Я, где Н, и Я- коэффициенты деления делителя 5. При некоррелированности частот Е , й , Е в общем случае отношение частот будет дробным (целым - только в узлах интерполяции). Из-за этого в реверсивном счетчике 11 от цикла к циклу насчи тывается различное количество импульсов: 1 либо 1+1, что соответствует обращению к двум соседним узлам. Известно, что вероятность обращения к узлу 1 определяется как 45Р(Е)= - Епй (К 11 И)й 11/Е что может быть выражено через узловые температуры (т.е. точки, где Р(1 с) 1 либо О) какР(Ы) = (Т+ -Тр)/(Тк+ -Тк) 50 где Тк и Т, - узловые температуры;Ттемпература 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,11 = Р(1) 11 + Р(1 с+1)5на его входе 0 все еще присутствует "1". Появление "1" на втором выходе регистра 7 обнуляет (по входу) первый триггер 15, и на входе 0 регистра 17 появляется "О". С прихо 5 дом следующего импульса на вход С регистра 17 этот "О" передается на его первый выход, а в единичное сос" яние переходит третий выход (второй 10 выход также остается в состоянии "1" Следующий импульс на входе С регистра 17 сдвигает "1" на 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, 20 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 25 На первый н третий входы блока б постоянно поступают импульсы с выхо" да 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 35 Формула изобретения Термокомпенсированный кварцевыйгенератор, содержащий последовательно соединенные опорный кварцевый автогенератор и вычитатель частот,термочувствительный автогенератор,блок постоянного запоминания, последовательно соединенные интегрирующее 45 звено и управляемый генератор, выходкоторого подключен к второму входувычитателя частот, делитель частоты,первый и второй ключи, первый и второй регистры хранения, цифроаналоговый преобразователь и блок синхронизации, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения, в него введен реверсивный счетчик, входы установки которого поразрядно соединеныс соответствующими выходами блокапостоянного запоминания, выходы которого поразрядно соединены с входами установки первого и второго регистров хранения, при этом первый,второй и третий входы блока синхронизации подключены соответственно к вы"ходу термочувствительного автогенератора, к выходу делителя частоты ик выходу вычитателя частот, первыйключ включен между выходом термочувствительного автогенератора и входомсуммирования реверсивного счетчика,второй ключ включен между выходом вы-.читателя частот и входом вычитанияреверсивного счетчика, вход делителячастоты подключен к выходу опорногокварцевого автогенератора, выходыпервого регистра хранения поразрядноподключены к адресным входам блокапостоянного запоминания, выходы второго регистра хранения поразрядноподключены к соответствующим входамцифроаналогового преобразователя,вы"ход которого подключен к входу интегрирующего звена, вход разрешения записи первого регистра хранения, входобнуления реверсивного счетчика,вход разрешения установки реверсивного счетчика, вход разрешения записивторого регистра хранения и управля"ющие входы первого и второго ключаподсоединены к соответствующим выходам блока синхронизации.1443120 ЬУ 8 ых 1 нык.Ф ЫХЯ ее Е . - в.,е.вшвш в Составитель В.Рудайор М.Бланар Техред М.Дидык Ре Корректор М.Шароши Заказ 6393/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,ВБИ,1в,е .вФиг, 3е е "еВЮ,Хйа. 2 Тираж 929 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Раушс Подписноеомитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5