Керований кварцовий генератор

Керований кварцовий генератор, який містить операційний підсилювач з ланцюгами позитивного 3 65387 підключених конденсатора та двох резисторів, які однією точкою з'єднання підключені до неінвертувального входу операційного підсилювача, а другою точкою - до нульового проводу схеми; електронного ключа 5, підключеного паралельно з одним з двох резисторів ланцюга позитивного зворотного зв'язку 4, причому на електронний ключ 5 і на керований кварцовий резонатор 2 одночасно подається сигнал управління 6. Кварцовий генератор працює наступним чином. Регулювання частоти в запропонованому генераторі досягається використанням керованого п'єзокварцового резонатора [3], в якому зміна частоти послідовного резонансу виконується шляхом регулювання зазору між рухомим електродом збудження та поверхнею п'єзокристала за допомогою електромеханічного лінійного індукційнодинамічного перетворювача. При управлінні параметрами імпульсів збудження лінійного індукційнодинамічного перетворювача досягається змінювання міжелектродного зазору в межах 0...0,1 мм, що призводить до відносної перебудови резонанс-4 ної частоти до (20...50)×10 . Одночасно, відбувається зміна параметрів електричної еквівалентної схеми кварцового резонатора. Зокрема, активний опір динамічної гілки RK при зміні міжелектродного зазору змінюється у відповідності до: S h 2   d (1) 1  22  , 2   a 2h  4S e e 26   де S, , е26, 22 - величина внутрішнього тертя, щільність, п'єзоелектричні і діелектричні постійні п'єзокварца відповідно; Se - площа електродів; h - розмір, що визначає частоту кристалічного п'єзорезонатора; d - величина зазору між рухомим електродом та поверхнею п'єзокристала. Таким чином, при збільшенні міжелектродного зазору, одночасно з зміною частоти послідовного резонансу, збільшується і динамічний опір керованого п'єзокварцового резонатора. Відомо, що для виникнення незгасаючих коливань в генераторі необхідне виконання двох умов: 1) коефіцієнт передачі генератора на частоті генерації >1. 2 RK  W p  pT1  1pT2  1K 0  2) баланс фаз, при якому сумарне фазове зрушення підсилювача і генератора рівне або кратне 2. Збільшення динамічного опору керованого п'єзокварцового резонатора призводить до порушення умов генерації. Для компенсації зміни параметрів еквівалентної схеми керованого п'єзорезонансного резонатора пропонується відповідне змінювання величини активного опору в ланцюзі позитивного зворотного зв'язку. Передаточна функція операційного підсилювача, охопленого позитивним та від'ємним зворотними зв'язками K0 , W p   (2) 1  K 0 WB p   K 0 WП p  де К0 - власний коефіцієнт підсилення операційного підсилювача; WB(р), W П(p) - передаточні функції ланцюгів від'ємного та позитивного зворотних зв'язків відповідно, схеми яких приведені на Фіг.2. У схемі кола від'ємного зворотного зв'язку показані тільки статична ємність та динамічний опір керованого п'єзокварцового резонатора, враховуючи те, що на частоті послідовного резонансу індуктивність і ємність динамічної гілки скомпенсовані. В свою чергу, передаточні функції ланцюгів зворотних зв'язків наступні: k1 , WB p   (3) pT1  1 де k 1  k2 , pT2  1 (4) R R R3 та T2  C 2 3 . R2  R3 R2  R3 Таким чином, передаточна функція підсилювача із зворотними зв'язками K0 . W p   K 0k 1 K k (5) 1  0 2 pT1  1 pT2  1 Або після перетворень: де k 2   . (6) Т1+Т2+К0k1T2-K0k2T1=0. (7) При підстановці в рівняння значень з (3) та (4) отримуємо: RK C0R1R 2 RK A ,  RK K 0 C0R1  K 0 CR 2  CR 2  C0R1   CR 2R1 RKB  D де A, B, D - сталі коефіцієнти. Отримане рівняння описує залежність між динамічним опором керованого п'єзокварцового резонатора RK та опором резистора ланцюга позити R K R1 RK та T1  C 0 ; R K  R1 R K  R1 WП p   p 2 T1T2  pT1  T2  K 0k 1T2  K 0k 2 T1   K 0k1  K 0k 2  1 Умовою находження схеми з приведеною передаточною функцією на межі стійкості, тобто переходу в генераторний режим, є рівність нулю коефіцієнта при операторі Лапласа першого порядку р у характеристичному рівнянні, тобто: R3  4 (8) / // вного зворотного зв'язку R 3  R 3  R 3 . Для реалі зації приведеного співвідношення в схему генератора введено електронний ключ 5, який комутує 5 / резистор R 3 , що призводить до зміни значення опору R3. При надходженні сигналу управління 6 на керований п'єзокварцовий резонатор 2, одночасно з зміною частоти послідовного резонансу відбувається вмикання електронного ключа 5, зміна значення опору R3 у відповідністю з рівнянням (8), завдяки чому зберігається режим генерації. Перевага заявленої корисної моделі полягає в можливості управління частотою кварцового генератора, реалізації частотної модуляції або маніпуляції шляхом зміни зазору між рухомим електродом та поверхнею п'єзокристала в керованому п'єзокварцовому резонаторі зі збереженням стійкого режиму генерації. Комп’ютерна верстка А. Рябко 65387 6 Джерела інформації: 1. Альтшуллер Г.Б. Кварцевые генераторы: Справ. пособие / Г.Б. Альтшуллер, Н.Н. Елфимов, В.Г. Шакулин - М.: Радио и связь, 1984. - 232 с. 9 2. Патент RU №2260900, МПК Н03В 5/32 Кварцевый генератор / М.В. Милонов, Л.А. Кузнецов, Т.Н. Ермолаева. - №2004113719/09 ; заявл. 05.05.2004 ; опубл. 20.09.2005, Бюл. № 26. 8 3. Патент UA №57121, МПК Н03Н 9/00 П'єзоелектричний резонатор з керуванням частоти / [С.В. Хуторненко, В.М. Савченко, Д.А. Семенець та ін.]. - №u201009357; заявл. 26.07.2010; опубл. 10.02.2011, Бюл. №3. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601