кварцевый генератор
Классы МПК: | H03B5/36 с полупроводниковым прибором в качестве активного элемента в усилителе |
Автор(ы): | Лукьянчук В.Н. (RU) |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики (RU), Министерство Российской Федерации по атомной энегрии (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-07-16 публикация патента:
27.06.2004 |
Изобретение относится к области электронной техники и может использоваться в пьезорезонансных датчиках. Достигаемый технический результат - обеспечение устойчивой работы. Кварцевый генератор содержит дифференциальный каскад, который выполнен на одинаковых МОП-транзисторах, усилитель, кварцевый резонатор, конденсатор и два резистора. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Кварцевый генератор, содержащий дифференциальный каскад, усилитель, выход которого соединен с первыми выводами кварцевого резонатора и конденсатора, отличающийся тем, что дополнительно введены два резистора, а дифференциальный каскад выполнен на одинаковых МОП-транзисторах, сток первого из которых соединен с истоком второго МОП-транзистора с образованием общей точки, которая является выходом дифференциального каскада и соединена с входом усилителя, исток первого и сток второго МОП-транзисторов соединены с источником питания, затвор первого МОП-транзистора соединен со вторым выводом конденсатора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен со стоком первого МОП-транзистора, затвор второго МОП-транзистора соединен со вторым выводом кварцевого резонатора и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен со стоком второго МОП-транзистора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для генерации электрических сигналов, стабилизированных кварцевыми резонаторами, в частности, в пьезорезонансных датчиках.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является кварцевый генератор (см. патент US №4782309, кл. Н 03 В 5/32, 5/38 от 06.26.1987 г., опубликованный 01.11.1988 г.), содержащий дифференциальный усилитель, четырехплечий емкостной мост, в одно из плеч которого включен кварцевый резонатор. Одна из диагоналей моста подключена к выходу усилителя, а другая диагональ подключена к его дифференциальным входам. Указанное выше устройство взято в качестве прототипа.Недостатком прототипа является невозможность нормальной работы с кварцевыми резонаторами, имеющими большое значение эквивалентного сопротивления - Rк(Rк>500 кОм), которые могут быть у стержневых кварцевых резонаторов с изгибной формой колебаний и резонансной частотой более 60 кГц. При этом статическая емкость резонатора С0 может достигать значения 1 пФ. При указанных параметрах резонатора оказываются неработоспособными и другие известные варианты генераторов.Решаемой задачей является обеспечение устойчивой работы генератора с кварцевыми резонаторами, имеющими значение эквивалентного сопротивления 800 и более кОм при статической емкости порядка 1 пФ и резонансной частоте более 60 кГц.Технический результат достигается тем, что в кварцевом генераторе, содержащем дифференциальный каскад, усилитель, выход которого соединен с первыми выводами кварцевого резонатора и конденсатора, введены два резистора, подключенные к входам дифференциального каскада, выполненного на двух МОП-транзисторах, сток первого из которых соединен с истоком второго транзистора с образованием общей точки, которая является выходом дифференциального каскада и соединена со входом основного усилителя; исток первого и сток второго МОП-транзисторов соединены с источником питания, затвор первого МОП-транзистора соединен со вторым выводом конденсатора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен со стоком первого МОП-транзистора, затвор второго МОП-транзистора соединен со вторым выводом кварцевого резонатора и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен со стоком второго МОП-транзистора.На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема одного из возможных вариантов кварцевого генератора, согласно предлагаемого изобретения.На фиг.2 изображена принципиальная электрическая схема дифференциального каскада с присоединенными к нему элементами моста.На фиг.3 изображена электрическая принципиальная схема кварцевого генератора с использованием микросхем типа 564ЛН2(561ЛН2, 765ЛН2).Кварцевый генератор состоит из RC-моста на элементах:1 - кварцевый резонатор; 2 - нейтрализующая емкость; первый резистор 4, второй резистор 3, дифференциального каскада на последовательно соединенных КМОП-транзисторах - 5, 6; выходом дифференциального каскада является точка 7 соединения истока второго транзистора 5 и стока первого транзистора 6; усилителя 8 (показан на фиг.1 пунктиром). Выход усилителя 8 соединен с точкой соединения соответственно первых выводов кварцевого резонатора 1 и конденсатора 2. Вторые выводы кварцевого резонатора 1 и конденсатора 2 соединены соответственно с затворами транзисторов 5, 6 и первыми выводами резисторов 3, 4. Вторые выводы резисторов 3, 4 соединены соответственно со стоками транзисторов 5, 6. Выход дифференциального каскада (точка 7) соединен с входом усилителя 8, который в представленном на фиг.1 варианте выполнен на двух комплиментарных парах КМОП-транзисторов.Устройство работает следующим образом. Источник питания подключают к стоку транзистора 5 и истоку транзистора 6. Напряжение смещения, задающее режим работы транзисторов 5, 6, подается через резисторы 3 и 4 соответственно. Значение сопротивления резисторов 3, 4 выбираются из условия минимального влияния на добротность кварцевого резонатора. При этом значение сопротивления резисторов 3, 4 должно быть значительно (на порядок) меньше, чем динамическое сопротивление кварцевого резонатора. Выбором значений сопротивлений 3, 4 и емкости конденсатора 2 обеспечивается подавление синфазного сигнала (подаваемого на общую точку кварцевого резонатора 1 и конденсатора 2) на выходе дифференциального каскада (точка 7) с частотами, при которых отсутствуют колебания кварцевого резонатора. На частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора 1 мост, образованный элементами 1, 2, 3, 4, 5, 6, становится разбалансированным и сигнал, подаваемый на общую точку кварцевого резонатора 1 и конденсатора 2, проходит на выход дифференциального каскада.Коэффициент передачи моста и дифференциального каскада приближенно определяется выражением:![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-2t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-3t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-4t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-5t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-6t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-7t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-8t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-9t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231027/969.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231027/969.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-10t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-11t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-12t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-13t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-14t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-15t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-16t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-17t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-18t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-19t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-20t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-21t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-22t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231019/8776.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-23t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231145/8721.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-24t.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231145/8721.gif)
![кварцевый генератор, патент № 2231914](/images/patents/237/2231914/2231914-25t.gif)
Класс H03B5/36 с полупроводниковым прибором в качестве активного элемента в усилителе
кварцевый генератор - патент 2523945 (27.07.2014) | |
генератор - патент 2504892 (20.01.2014) | ![]() |
высокочастотный многокварцевый генератор - патент 2498499 (10.11.2013) | ![]() |
малошумящий кварцевый генератор с автоматической регулировкой усиления - патент 2498498 (10.11.2013) | ![]() |
генератор - патент 2490779 (20.08.2013) | ![]() |
термокомпенсированный кварцевый генератор - патент 2455754 (10.07.2012) | ![]() |
высокочастотный кварцевый генератор - патент 2439775 (10.01.2012) | ![]() |
генератор с автоматической регулировкой усиления - патент 2429557 (20.09.2011) | ![]() |
генератор - патент 2429556 (20.09.2011) | ![]() |
генератор - патент 2400921 (27.09.2010) | ![]() |