Измеритель параметров кварцевых резонаторов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (ail 742828 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.04.78 (21) 2599761/18-21 (5t)M. Кл. с присоединением заявки .%

G 01 R 27/26

Государстееииый комитет (23) Приоритет по делаи иаобретеиий и открытий

ОпУбликовано 25.06.80. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 25.06.80 (53) Уд К 621.317. .737 (088.8) (?2) Авторы изобретения

10. П. Кузьмин, 10. E. Геншафт, В. К. Павлов, А. Н Солдатенков и Л. Г. Уженцев (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КВЛРЦЕВЫХ

РЕЗОНАТОРОВ

Изобретение относится к радиоизмеритель ной технике и может найти применение при разработке, производстве и использовании кварцевых резонаторов.

Известно устройство (1) для измерения кварцевых резонаторов, содержащее генератор высокой частоты, аттенюатор, четырехполюсник с измеряемым кварцевым резонатором, гетеродин с системой автоподстройки частоты, преоб10 разователи частоты сигнала на промежуточную частоту, фазовращатели и фазовый детектор, с которого заведена обратная связь для управления частотой генератора. Измерение добротности производится по сдвигу частоты генератора при введении в один или оба канала суммарного фазового сдвига +45 . Добротность определяется как 9 =—

5f

Недостатком устройства является значительная погрешность измерения за счет нестабильности частоты измеряемого кварцевого резонатора, особенно для резонаторов с высокой добротностью.

Известно также устройство для измерения эквивалентных динамических параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащее генератор высокой частоты с измеряемым резонатором, колебания которого периодически срываются с помощью генератора низкой частоты. На кварцевом резонаторе возникают затухающие колебания, которые поступают на амплитудный детектор и далее на двухпороговую пусковую схему, с выхода котороп запускается симметричпый триггер. На выходе симметричного тршгера имеют место импульсы, длительность которых пропорциональна постоянной времени кварцевого резонатора. Эти импульсы подаются на интегрирующую цепь с регулируеМой постоянной времени. Выбраппое определенное отсчстное значение индикатора будет при равенстве постоянных времени. кварцевого резонатора и интегрирующей цепи (2).

Производимые с помощью известного устройства измерения имеют большую погрешности при наличии даже далеко отстоящих от основного нежелательных резонансов, и частотный диапазон практически ограничен 5 — 10 МГц.

742828

Наиболее близкое к предлагаемому устройство содержит каскадно включенный генератор высокой частоты, амплитудный модулятор (чечетырехполюсник с измеряемым резонатором), преобразователь, амплитудпьпт и фазовый детекторы. Имеется также генератор низкой частоты, с которого сигнал поступает на амплитудный модулятор и второй вход фазового детектора 31. С выхода фазового детектора сигнал поступает на индикатор. Сущность работы устройства заключается в том, что на резонатор подается модулированное синусоидальное по амплитуде колебание резонансной частоты, После прохождения через резонатор огибающая оказывается сдвинутой по фазе. Добротность резонатора определяется по формуле

fo

О = — тд(р), 2F где f — частота резонатора;

F — частота модуляции.

Недостатком устройства является значительная погрешность измерения добротности эа счет

Нелинейной характеристики передачи фазового детектора.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что в измеритель параметров кварцевых резонаторов, содержащий последовательно включенные генератор высокой частоты, амплитудный модулятор, многополюсник с измеряемым кварцевым резонатором, первый преобразователь, первый амплитудный детектор, фазовый детектор, опорный вход которого через второй амплитудный детектор и второй преобразователь соединен со вторым выходом многополюсника, а также генератор низкой частоты, выход которого соединен со вторым входом амплитудного модулятора, введены умножитель частоты, частотомер, амплитудный компаратор и источник опорного напряжения, причем опорный вход амплитудного компаратора соединен с источником опорного напряжения, управляющий вход соединен с выходом фазового детектора, а выход подсоединен к управляющему входу генератора низкой частоты, второй выход которого через умножитель частоты подключен к первому входу частотомера, вторым входом присоединенного к выходу генератора высокой частоты, На чертеже представлена блок-схема устройства.

Измеритель содержит генератор 1 высокой частоты, амплитудный модулятор 2, мнотополюс ник с измеряемым кварцевым резонатором 3, первый и второй преобразователи 4 и 5, первый и второй амплитудные детекторы 6, 7 и фазовый детектор 8. Кроме того, в состав устройства входят источник 9 опорного напряжения амплитудный компаратор 10, генератор 11 низкой частоты, умножитель 12 частоты и астотомер 13.

Сигнал с генератора 1 высокой частоты поступает на амплитудный модулятор 2 и далее на вход многополюсника с измеряемым кварцевым резонатором 3. Многополюсник имеет два выхода, с которых сигналы поступают на преобразователи 4 и 5 и далее на амплитудные детекторы 6, выходы которых соединены со входами фазового детектора 8. Сигнал с выхода фазового детектора 8 поступает на амплитудный комларатор 10, где сравнивается с сигналом источника опорного напряжения, и разностный сигнал поступает на управление частотой генератора 11 низкой частоты. С генератора 11 низкой частоты синусоидальный сигнал поступает на амплитудный модулятор 2 и с другого выхода — на умножитель 12 частоты с. коэффициентом умножения два.

На один из выходов частотомера 13, уста25 новленного в режиме измерения отношения частот, поступает сигнал с генератора 1 высокой частоты, на второй вход — сигнал с умножителя 12.

Устройство работает следующим образом.

На многополюсник подается амплитудномодулированный сигнал с несущей частотой, равной резонансной частоте кварцевого резонатора 3. Сигнал на первом выходе многополюстика пропорционален напряжению на кварцевом резонаторе 3, на втором — току, протекающему через кварцевый резонатор 3. Такое соотношение обеспечивает фазовый сдвиг между огибающими напряжений на обоих выходах, опреде4О ляемый только добротностью кварцевого резонатора. Далее сигналы усиливаются, при необходимости преобразуются в промежуточную частоту и детектируются. На выходе детекторов

6 и 7 выделяются огибающие, которые посту45 пают на фазовый детектор 8. В компараторе

10 происходит сравнение сигналов фазового детектора 8 и источника 9 опорного напряжения, их разность управляет частотой генератора

11 низкой частоты и устанавливает такую частоту, при которой кварцевый резонатор 3 вносит фазовый сдвиг в огибающую, соответствующий напряжению на выходе фазового детектора 8, почти равному напряжению опорного источника 9.

Величина добротности при этом равна

fo

9= — tgkU

2F оп где k — постоянное число.

742828

Составитель А, Беляев

Редактор А. Маковская Техред Олегеза Корректор Е. Папп

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3612/12

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Выбирая р = 45, что соответствует границам полосы пропускания, имеем

Я

2F

Сигнал частоты F умножается и подается на счетчик, работающий в режиме отношения частот. При этом показание счетчика равно добротности кварцевого резонатора 3.

Формула изобретения

Измеритель параметров кварцевых резонаторов, содержащий последовательно включенные генератор высокой частоты, амплитудный модулятор, многополюсник с измеряемым кварцевым резонатором, первый преобразователь, первый аМплитудный детектор, фазовый детек- тор, опорный вход которого через второй амплитудный детектор и второй преобразователь

1 соединен со вторым выходом многополюсника, а также генератор низкой частоты, выход которого соединен со вторым входом амплитудного модулятора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены умножитель частоты, частото- мер, амплитудный компаратор и источник опорного напряжения, причем опорный вход амплитудного компаратора соединен с источником опорного напряжения,-управляющий вход соединен с выходом фазового детектора, а выход подсоединен к управляющему входу генератора низкой частоты, второй выход которого через умножитель частоты подключен к первому входу частотомера, вторым входом подключенного к выходу генератора высокой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 516003, кл. G 01 R 29/22, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 418812, кл. 6 01 R 27/28, 1974.

3. James F. N. Proc. JEE, р. 13, 1959, 106, ло 29