Устройство цифровой термокомпенсации частоты кварцевого генератора

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в источниках высокостабильных электрических колебаний . Цель изобретения - повышение точности термокомпенсации частоты за счет уменьшения времени установления компенсирующего напряжения. Устройство цифровой термокомпенсации частоты кварцевого генератора содержит датчик 1 температуры, аналого-цифровой преобразователь 2,блок 3 постоянного запоминания , буферный регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, кварцевый генератор 6, делитель 7 частоты , делитель 8 частоты с переменным коэффициентом деления, счетчик 9 квантования, блок 10 компенсации динамической ошибки. Повышение точности термокомпенсации основано на компенсации динамических составляющих нестабильности частоты кварцевого генератора 6. При этом поправка кода компенсации осуществляется блоком 10 с учетом скорости изменения температуры окружающей среды. 3 ил. у (Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 В 5/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 8„jest )q 4р

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРЕТЕНИЯ =: -

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сти изменения температуры окружающей среды. 3 ил. (61) 1603522 (21) 4738933/09 (22) 19.09.89 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова (72) И.В.Будяков, С.П.Тяжкун и Т.И.Срывкина (53) 621.373.5 (088.8), (56) Авторское свидетельство СССР

l4 1603522, кл. Н 03 В 5/32, 11.07.88, (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ТЕРМ0КОМПЕНСАЦИИ ЧАСТОТЫ КВАРЦЕВОГО

ГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в источниках высокостабильных электрических колебаний. Цель изобретения — повышение точности термокомпенсации частоты за счет уменьшения времени установления ком„„, Ц„„1676064 А2 пенсирующего напряжения. Устройство цифровой термокомпенсации частоты кварцевого генератора содержит датчик

1 температуры, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 постоянного запоминания. буферный регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, кварцевый генератор 6, делитель 7 частоты, делитель 8 частоты с переменным коэффициентом деления, счетчик 9 квантования, блок 10 компенсации динамической ошибки. Повышение точности термокомпенсации основано на компенсации динамических составляющих нестабильности частоты кварцевого генератора

6. При этом поправка кода компенсации осуществляется блоком 10 с учетом скоро1676064

10

45

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в источниках высокостабильных электрических колебаний и является усовершенствованием устройства по авт.св. М 1603522.

Цель изобретения — повышение точности термокомпенсации частоты за счет уменьшения времени установления компенсирующего напряжения.

Ка фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства цифровой термокомпенсации частоты кварцевого генератора; на фиг. 2 — графики, поясняющие его принцип действия; на фиг. 3 — возможная реализация блока компенсации динамической ошибки.

Устройство содержит дат4ик 1 температуры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, блок 3 постоянного запоминания, буферный регистр 4, цифроаналоговый пре образователь (ЦАП) 5; кварцевый генератор

6, делитель 7.частоты, делитель 8 частоты с переменным коэффициентом деления, счетчик 9 квантования, блок 10 компенсации динамической ошибки.

Блок 10 (фиг.3) содержит линию 11 задержки, первый и второй регистры 12 и 13, вычислитель 14 разности, умножитель 15 кода.

Устройство цифровой термокомпенсации частоты кварцевого генератора работает следующим образом.

В АЦП 2 состояние q старших разрядов является адресом для блока 3, а состояние р младших разрядов — информацией о текущем значении температуры окружающей среды для блока 10. Сигнал, появляющийся на первом выходе АЦП 2 и обозначающий окончание преобразования, является управляющим для буферного регистра 4. По этому сигналу происходит запись кода с выхода счетчика 9 в буферный регистр 4 ("Зп. Рг" на фиг. 2). Период смены адресов назовем периодом квантования, а длительность между сигналом с второго выхода делителя 7 частоты и сигналом "3п.Рг" (фиг. 2) — периодом стабилизации. Период стабилизации — величина переменная.и зависит от величины выходного сигнала датRHK3 1. Делитель 7 определяет начало периода стабилизации, записывая передним фронтом сигнала с второго выхода в блок

10 значение температуры окружающей среды (состояние р младших разрядов

АЦП 2). а задним фронтом этого сигнала устанавливая в ноль АЦП 2, делитель 8 и осуществляя предварительную установку счетчика 9, Предварительная установка счетчика 9 означает запись в него кода дополнительной компенсации 2д, пропорционального скорости изменения температуры окружающей среды и формируемого блоком 10 за время, равное длительности сигнала с второго выхода делителя 7. Установка в ноль для АЦП 2 является одновременно и его запуском. Работа АЦП 2 тактируется импульсами, поступающими с первого выхода делителя 7, но смена состояния выходного кода АЦП 2, являющегося адресом для блока 3, осуществляется реже, чем частота тактовых импульсов, потому что используются только q старших разрядов АЦП 2. Из блока 3 последовательно в соответствии с изменением состояния q старших разрядов АЦП 2 по адресам выбираются числа (Y>) характеризующие величину угла наклона компенсирующей функции кварцевого генератора 6 с указанием числа. Число ячеек памяти в блоке 2 равно числу участков линеаризации компенсирующей функции кварцевого генератора 6. Число этих участков и разрядность каждого числа Yi в ячейке блока 3 определяются требуемой точностью компен-сации частоты кварцевого генератора 6 в заданном диапазоне температур.

Делитель 8 имеет переменный коэффициент деления тактовой частоты с первого выхода делителя 7, Причем коэффициент деления задается числом У, выбираемым из блока 3. Число импульсов на выходе делителя 8 за один период квантования воспроизводит частоту квантования определенного линейного участка компенсирующей функции, заданного блоком 3, Счетчик 9 поручает с выхода блока 3 сигнал о знаке угла наклона компенсирующей функции кварцевого генератора 6. По этому сигналу счетчик 9 устанавливается в режим суммирования и вычитания импульсов, поступающих с выхода делителя

8. В счетчике 9 происходит накопление импульсов, воспроизводящих изменение определенного линейного участка компенсирующей функции кварцевого генератора 6. Суммарное значение числа импульсов за любое время с начала периода стабилизации пропорционально многоугольной кривой, аппроксимирующей компенсирующую функцию кварцевого генератора 6. Таким образом, за период стабилизации в зависимости от температуры окружающей среды счетчик 9 воспроизводит либо фрагмент, либо полностью компенсирующую функцию.

Окончание периода стабилизации определяется сигналом "Зп.Рг", поступающим с первого выхода ALlfl 2 в тот момент. когда происходит окончание преобразования

1676064 выходного сигнала с датчика 1 в код, т.е, осуществляется цифровое измерение температуры окружающей среды. В конце периода стабилизации по числу "Зп.Рг" из счетчика 9 в буферный регистр 4 переписы- 5 вается код, пропорциональный величине компенсируюшей функции кварцевого генератора 6 при температуре, определенной датчиком 1 и скорости изменения температуры, определенной блоком 10. 10

ЦАП 5 в соответствии с эаписайным в буферный регистр 4 кодом выдает на управляющий вход кварцевого генератора 6 напряжение, пропорциональное величине компенсирующей функции при данной тем- 15 пературе окружающей среды и данной скорости изменения температуры Ч. Таким образом, происходит подстройка частоты, т.е. компенсация. Повышение точности термокомпенсации основано на компенса- 20 ции динамических составляющих относительной нестабильности частоты кварцевого генератора 6.

Точность компенсации динамических составляющих относительной нестабильно- 25 сти частоты определяется разрядностью кода Ед, которая не превышает разрядность кода на выходе счетчика 9. Значение кода

Ед, записываемого в начале периода стабилизации в счетчик 9 квантования, опреде- 30 ляется в соответствии с зависимостью ЕвК V, где К вЂ” масштабный коэффициент.

Формирование кода осуществляется блоком 10.

Работает блок 10 следующим образом. 35

С второго выхода делителя 7 передним фронтом сигнала переписываются из первого регистра 12 во второй регистр 13 значение кода Т ->, соответствующего предыдущему измерению температуры окружа- 40 ющей среды, и записывается через время задержки в первый регистр 12 значение кода Ть соответствующего текущему измерению температуры. Время задержки задается линией 11 и не превышает половины длительности сигнала с второго выхода делителя 7, Значения кодов Ti и Т -i с выходов первого и второго регистров 12 и 13 поступают на входы вычислителя 14, на выходе которого получается код. пропорциональный скорости изменения температуры. Умножитель 15 формирует код Ед путем умножения кода, пропорционального скорости изменения температуры, на масштабный коэффициент К. Коэффициент К задается "жестким" программированием индивидуального для каждого устройства цифровой термокомпенсации и зависит от разрядности АЦП 2 и счетчика 9 квантования, величин опорных напряжений АЦП 2 и

ЦАП 5, величины крутизны характеристики управления по частоте кварцевого генератора 6. Разрядность кода Zg для обеспечения снижения суммарной динамической составляющей относительной нестабильности частоты до значений 1.10 — 1 10 составляет 6 — 9.

Формула изобретения

Устройство цифровой термокомпенсации частоты кварцевого генератора по а вт.ce. hb 1603522, о т л и ч à io щ е е с я тем, что, с целью повышения точности термокомпенсации частоты за счет уменьшения времени установления компенсирующего напряжения, в него введен блок компенсации динамической ошибки, выход которого соединен с четвертым входом предварительной установки счетчика квантования, а выход сигнала q младших разрядов аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу блока компенсации динамической ошибки, вход записи которого подключен к второму выходу делителя частоты.

16760б4

70кю708п я часl7юГпи с пербоао Вьиода

Оелилеля 7

9ст. 8„6 "АЦП7., Мелвиля предо ус счетчцха Я (по ЛР) и зались бблак10 (ло П Р)с. Я-ао,Уьиода аелипуе/7я 7

Фслуола сиены коРа

Юпюрого 8ь хоо а ,йф г

Изменение значения числа У на Во ором

ВыхОае бябка 7

Фсп7опы на бьааде оелипыля д

Знак нала @на пербом дыноде длока .У

Изменение зиачения иа8а но Выходе счета о У

Гиииал окончания преобразодонуя но /РФ7

8ом дьаоое АЦЙ2 (У О )

Фзменение нап зяыяиия иа Ььаоде цАП5

Оаносигп ел Мое изменение часlт7ОГпц

На 8Ь ХОаЕ Кь3ЩЦЕоооо еенЦ30ГпЩ30 6

ИПЛ ца ельный /быциненее)

1676064

Составитель В.Рудай

Редактор Т.Юрчикова Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 3012 Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101