Термокомпенсированное пьезоэлектрическое устройство

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в пьезоэлектрических устройствах для температурной компенсации частоты. Цель изобретения - повышение термостабильности в области отрицательных температур при упрощении устройства. Для этого в устройство введен дополнительный резистивный потенциометр 18, крайние выводы которого соединены с соответствующими выходными выводами источника питания, а его средний вывод соединен со средним выводом первого обратного потенциометра 1 через пятый диод 17, включенный в прямом направлении, при этом один из выводов третьего резистора 12 соединен со средним выводом первого 4 основного резистивного потенциометра, а один из выводов четвертого резистора 14 соединен со средним выводом второго 5 основного резистивного потенциометра. 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в пьезоэлектрических устройствах для температурной компенсации частот высокостабильных колебаний. Известны пьезоэлектрические устройства для температурной компенсации частоты кварцевого генератора, у которых зависимость управляющего напряжения от температуры обратно пропорциональна температурно-частотной характеристике кварцевого резонатора. Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрическое устройство, содержащее источник термозависимого управляющего напряжения для компенсации кварцевого генератора с двумя экстремумами температурно-частотной характеристики. Недостатком известного пьезоэлектрического устройства является его сложность, а также узкий диапазон термостабильности, поскольку в нем не может быть реализовано температурно-зависимое напряжение в области отрицательных температур, превышающее максимальное значение напряжения. Это является существенным недостатком, так как зависимость управляющего напряжения от температуры является наиболее типичной в наиболее распространенном интервале рабочих температур от -60 до +85^oC. Кроме того, в устройстве для формирования одной образующей функции в нижнем температурном участке рабочего интервала используются два ТЗП, что неоправданно усложняет конструкцию. Цель изобретения повышение термостабильности в области отрицательных температур при упрощении устройства. Поставленная цель достигается тем, что термокомпенсированное пьезоэлектрическое устройство, содержащее источник питания, выходные выводы которого соединены с соответствующими крайними выводами первого и второго обратных и третьего прямого термозависимых потенциометров (ТЗП) и с соответствующими крайними выводами первого и второго основных резистивных потенциометров, два включенных встречно-последовательно варикапа, внешние выводы которых соединены с выводами первого резистора, один из внешних выводов соединен с выводом кварцевого резонатора АТ-среза, другой внешний вывод соединен с соответствующим выводом источника питания, а их средний вывод через второй резистор одновременно соединен через первый диод, включенный в обратном направлении со средним выводом первого обратного ТЗП, с одним из выводов третьего резистора и с катодом второго диода, анод которого соединен с одним из выводов четвертого резистора и с анодами третьего и четвертого диодов, катоды которых соединены соответственно со средним выводом второго обратного ТЗП и со средним выводом третьего прямого ТЗП, и пятый диод, в него введен по крайней мере один дополнительный резистивный потенциометр, крайние выводы которого соединены с соответствующими выходными выводами источника питания, а его средний вывод соединен со средним выводом первого обратного ТЗП через пятый диод, включенный в прямом направлении, при этом другой вывод третьего резистора соединен со средним выводом первого основного резистивного потенциометра, а другой вывод четвертого резистора соединен со средним выводом второго основного резистивного потенциометра. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого термокомпенсированного пьезоэлектрического устройства; на фиг. 2 температурно-частотная характеристика кварцевого резонатора с двумя экстремумами; на фиг.3 формы кривых температурно-зависимого напряжения, требуемые для температурной компенсации температурно-частотных характеристик на фиг.2. Термокомпенсированное пьезоэлектрическое устройство содержит первый 1 и второй 2 обратные ТЗП, прямой ТЗП 3, первый 4 и второй 5 основные РП, два включенных встречно-последовательно варикапа 6, 7, первый резистор 8, кварцевый резонатор АТ-среза 9, второй резистор 10, первый диод 11, третий резистор 12, второй диод 13, четвертый резистор 14, третий 15, и четвертый 16 диоды, пятый диод 17, дополнительный РП 18, при этом выходные выводы источника питания соединены с соответствующими крайними выводами первого и второго обратных и третьего прямого ТЗП и с соответствующими крайними выводами первого и второго основных РП, варикапы включены встречно-последовательно, а их внешние выводы соединены с выводами первого резистора, один из внешних выводов соединен с выводом кварцевого резонатора, крайние выводы дополнительного РП 18 соединены с соответствующими выходными выводами источника питания, а средний вывод ТЗП 3 соединен со средним выводом первого обратного ТЗП 1 через пятый 17 диод, включенный в прямом направлении, при этом другой вывод третьего резистора 12 соединен со средним выводом первого основного РП 4, а другой вывод четвертого резистора 14 соединен со средним выводом второго основного РП 5. Устройство работает следующим образом. В рабочем интервале температур от -60 до +80^oC зависимость управляющего напряжения от температуры кубическая с двумя экстремумами (кривая 7 на фиг. 3). Эта зависимость обратно пропорциональна ТЧХ кварцевого резонатора (кривая 1 на фиг.2). Термокомпенсированное пьезоэлектрическое устройство обеспечивает раздельную термокомпенсацию в 6 зонах, что поясняется фиг.3. Требуемая зависимость управляющего напряжения 7 аппроксимируется отрезками кривых 1, 2, 4, 6 и двумя отрезками горизонтальных прямых 3 и 5. Отрезки кривых формируются термозависимыми потенциометрами ТЗП, при этом кривая с отрицательным наклоном формируется обратным ТЗП, кривая с положительным наклоном соответственно прямым ТЗП, отрезки горизонтальных прямых формируются резистивными потенциометрами. Отрезок 1 на фиг.3 формируется ТЗП 1. Напряжение на выходе РП 18 выбирается равным напряжению Е_{мaкс 3}, в этом случае при уменьшении температуры по достижении значения t_{мин 3} диод 17 откроется и за счет шунтирования ТЗП 1 выходным сопротивлением дополнительного РП 18 наклон отрезка кривой 1 уменьшится и она превратится в отрезок 2 кривой 7. При дальнейшем увеличении температуры и достижении значения t₃₄ диод 11 закроется, так как напряжение с выхода ТЗП 1 и РП 18 становится меньше напряжения с выхода РП 4, которое через резисторы 12 и 10 поступает на среднюю точку встречно включенных варикапов 6, 7. Величина резистора 12 выбирается в несколько раз большая, чем выходные сопротивления ТЗП 1, РП 18 и РП 14 для того, чтобы в зонах 1 и 2 на выход источника поступало только напряжение с выхода ТЗП 1 и РП 18. Резистивный потенциометр РП 5 подключен к средней точке варикапов 6, 7 через резистор 14, диод 13 и резистор 10. Величина резистора 14 выбирается в несколько раз больше, чем выходные сопротивления ТЗП 1, 3, 2. Таким образом, при открытии любого из диодов 11, 15, 16 напряжение с выхода РП 5 на выход источника поступать не будет. В зонах 1, 2, 3 (фиг.3) открыт диод 16, так как напряжение Е_мaкс, поступающее с выхода РП 5, больше, чем напряжение с ТЗП 3. При этом диод 13 закрыт, так как напряжение с выхода ТЗП 3 меньше, чем напряжение Е5 с выхода РП 4. При достижении значения t_подп открывается диод 13, так как напряжение с выхода ТЗП 3 становится больше напряжения Е4 c выхода РП 5. В зоне 4 диод 15 закрыт, так как напряжение с выхода ТЗП 2 больше, чем напряжение с выхода ТЗП 3. При достижении значения t_{4, 5} диод 16 закрывается, так как напряжение с выхода ТЗП 3 становится больше, чем напряжение Е_{подп 4} c выхода РП 5. При этом диод 15 продолжает оставаться закрытым, так как напряжение Е _{макс 5} становится меньше напряжения с выхода ТЗП 2, которое через диод 13 и резистор 10 поступает на среднюю точку варикапов 6, 7. В предлагаемом устройстве все шесть зон полностью развязаны между собой и отсутствуют ограничения на соотношения напряжений в зоне 1 (Е_{макс 6}) и в зоне 5 (фиг.3). Поэтому могут быть реализованы как симметричные зависимости управляющего напряжения (8), так и несимметричные зависимости (7). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет реализовать величину термозависимого напряжения в области отрицательных температур, превышающую величину максимума экстремума зависимости управляющего напряжения от температуры. И это позволяет расширить область термокомпенсации пьезоэлектрического резонатора АТ-среза в сторону отрицательных температур до -60_{макс 6}C и ниже, причем обеспечивается это при упрощении устройства за счет сокращения количества элементов по сравнению с известным техническим решением.

Формула изобретения

Термокомпенсированное пьезоэлектрическое устройство, содержащее источник питания, выходные выводы которого соединены с соответствующими крайними выводами первого и второго обратных и третьего прямого термозависимых потенциометров (ТЗП) и с соответствующими крайними выводами первого и второго основных резистивных потенциометров, два включенных встречно-последовательно варикапа, первые выводы каждого из которых соединены с выводами первого резистора, первый вывод одного из варикапов соединен с одним из выводов кварцевого резонатора АТ-среза, другой вывод которого соединен с выходной клеммой устройства, первый вывод варикапа соединен с соответствующим выводом источника питания, а вторые выводы каждого из варикапов соединены через второй резистор и первый диод, включенный в обратном направлении, со средним выводом первого обратного ТЗП, с первым выводом третьего резистора и с катодом второго диода, анод которого соединен с первым выводом четвертого резистора и с анодами третьего и четвертого диодов, катоды которых соединены соответственно со средними выводами второго обратного ТЗП и третьего прямого ТЗП, и пятый диод, отличающееся тем, что, с целью повышения термостабильности в области отрицательных температур при упрощении устройства, в него введен один дополнительный резистивный потенциометр, крайние выводы которого соединены с соответствующими выходными выводами источника питания, а его средний вывод соединен со средним выводом первого обратного ТЗП через пятый диод, включенный в прямом направлении, при этом второй вывод третьего резистора соединен со средним выводом первого основного резистивного потенциометра, а второй вывод четвертого резистора соединен со средним выводом второго основного резистивного потенциометра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---