Устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов

Патент 1004918

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Соцкалкстичаскмк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень М 10 (5l)M. Кл.

5 01 В 29/22

f G 01 R 27/28

Гесудвретвввьй кенктет

СССР

Ю елам «зевретеккк и вткрытнй (53) УДК 621.317, .361 (088.8) Дата опубликования описания 15.03.83

1 Э

А. А. Прокимов н O. А. Мешефпц в =..;-...

f (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

KBAPUEBbIX РЕЗОНАТОРОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

По основному авт. св. ¹ 437979 известно устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов 11.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения динамических реактивностей, увеличиваю-. ..щаяся с ростом частоты измерений из-за увеличения влияния трудно учитываемых параэитных реактивностей генераторной .схемы и эталонных емкостей при испопьзовании метода трех частот.

Бель изобретения - повышение точности измерения динамических параметров кварцевых резонаторов.

Поставленная цель дости ается тем, что в устройство дпя измерения параметров кварцевых резонаторов, содержащее последовательно соединенные управляемый щ генератор, измери тельный четырехпопюс» . ннк с исследуемым резонатором, усилитель и детектор, выход которо1 о соединен с входом избирательного усилителя и с

2 одним из входов фазового детектора вто. рой вход которого через генератор моду« лируюшей частоты соединен с управляющим входом аттенюатора, а выход через интегратор соединен с первым управляющим входом управляемого генератора; второй управпяющий вход которого подключен к выходу аттенюатора, а первый сигнальный вход аттенюатора через детектор подключен к выходу избирательного усилителя, введены источник эталонных напряжений два резистора, операцйонный усилитель, переключатель и двухпозипионный переключатель, прн этом выход источника эталонных напряжений соединен через последовательно соединенные первый и второй резисторы с выходом операционного усилителя и с подвижным контактом переключателя, одия из неподвижных контактов которого подключен к управляющему входу аттенюатора, шапопненного двухвходным, инвертирукщий вход операционного усилителя соединен с первыми неподвижными контактами двухоперацион-

3 10049 ного переключателя, первый подвижный контакт которого подключен к корпусу уст ройства, а вторые неподвижные контакты

I к неинвертирующему входу операционного усилителя, второй подвижный контакт двухпоэиционного переключатся подключен к точке соединения последовательно включен-; ных резисторов.

На чертеже представлена структурная схема устройства. 10

Устройство содержит управляемый ав. тогенератор 1, измерительный четырехполю(=ник 2 с измеряемым кварцевым резонатором, систему 3 фазовой автоподстройки частоты,двухвходовый аттенюатор- 1 сумматор 4, коммутатор 5; состоящий нэ операционного усилитепя 10 с резисторами 11 и 12, источник эталонных напряжений 6 и управляемые элементы 7, в котороеуходят переключатели 8 и 9 и двухпоэкционный переключатель.

Устройство работает следующим образом..

Высокочастотный сигнал автогенератора 1 поступает íà BxoR иэмерительного четырехполюсника 2, содержащего измеряемый кварцевый резонатор. С четырехпсщюсника 2 сигнал подается на систему 3 фаэовой автоподстройки частоты, с выхода которой управляющий сигнал по З . ступает на первый вход сумматора 4, на второй вход которого через коммутатор

5 подается напряжение источника 6 эталонных напряжений, Коммутатор 5 управляется сигналами с выхода соедин%нного с ним управляемым элементов 7.

Рассмотрим работу устройства на при.мере одного из возможных вариантов схемной реализации коммутатора 5 и элементов 7, При перестройке управляемо4 46

ro автогенератора 1 происходит возбуждение кварцевого резонатора, включенного в измерительный четырехполюсник 2, Высокочастотный сигнал на выходе четырехпапюсника -2 в этом случае. является носителем фазовой информации, завися45 щей от дХ - величины абсолютной расстройки частоты .генератора 1 о)носи.тельно частоты последовательного резонанса кварцевого резонатора. Эта информация выделяется системой фазовой автопод -) стройки частоты 3 и в виде медленноме няющегося напряжения поступает через сумматор 4 на управляющий вход генератора 1. При изображенном на ф(п . 1 положении контактов переключателя 8 выход коммутатора 5 отключен от второго . входа сумматора 4, и величина напряжениячф (п на выходе системы 3 в первом

18 ф приближении прямо пропорциональна величине. и f Напряжение V через сумматор 4 подается на управляющий вход генератора 1, и частота сигнала генератора 1 изменяется в сторону уменьшения величины $f до тех пор, пока сигнал на выходе устройства 3 не станет минимальным (близким к нулю). Таким образом, реализуется удержание частоты генератора 1 вблизи частоты последовательного

I резонанса кварцевого резонатора, В этом режиме проводится измерение частоты нулевой фазы (последовательного резонанса) .резонатор f> и соответствующего динамического сопротивления Rl.

Йля измерения реактивных динамических параметров последовательного резонанса кварцевого резонатора (динамической емкости С1 или динамической индуктивиости (l ) переключением контактов переключателя 8 обеспеивается соединение коммутатора 5 со вторым входом сумматора 4. Постоянное эталонное напряжение Ч),(э)) положительной полярности от источника 6 подается на вход комму- татора 5, состоящего иэ операционного усилителя 10 с зависящим от отношения номиналов резисторов 11 и 12 коэффициентом передачи К, который может регулироваться, например, изменением номинала резистора 11. При изображенном на (иг. 1 положении контактов двухпозиционного переключат щи 9 напряжение источника 6 поступает на неинвертирующий вход усилителя 10, в результате чего на второй вход сумматора 4 поступает положительное напряжение

Ч „=Ч„.„)(.

Происходит смешение частоты генератора 1 f> на величину дЮ. зависящую от величины Чиэ(,) ( аЕ = Swnp Чиэю

) где S„> крутизна управления управляемого автогенератора.

Затем переключением контактов переключателя 9 производится изменение полярности напряжения Ми н что приводит

I к смешению частоты f> в противоположном направлении на величину ДХ . Величн(( на напряжения Ч, устанавливается из( менением номинала резистора 11 из ус- ловий реализации равенства:

I ю In е"! = f;

В этом случае смещения частоты Д и Ы" происходят в пределах наиболее

Ь Р= гс и (-»< 4„) (2) 5 ат чв

Вь!х гне веиичинет т вЂ” вЂ” вЂ” аевисит от не,ВЫх Вх пряжений ЧВ,< иЧ .на входной и выход . 1 ной клеммах резистора и от ЙВ х ак тивного сопротивления измерительного

:четырехполюсника в точке подключения

° выходной клеммы резонатора. При сЯ <<2йФ можно считать ЧВь к/ЧВ,<=сопвФ в резульМ тате,-чего А =СобМ. ГГосле подстановки выражения (1) в (2) получим ь t=.arcsin(-A5„„× „„Ц. ). (3) те

С другой стороны, введение напряжения Ч„ „на выходе системы фазовой asтоподстройки частоты 3 эквивалентносмещению амплитудно-фазовой характеристики (АФХ) системы 3 по оси напряжени6, что при условии работы на линейном участке АФХ эквивалентно смешению нуля характеристики на величину

-4 - фсИ1 - ИЭН t (4,) где 5ф крутизна линейного участка

АФХ системы 3.

В стационарном режиме величины 6 И в выражениях (3) и (4) равны и противоположны по знаку, исходя из чего после преобразований получим

$1иЬ 1/

1 фсе иэн)

< яз м р иэн

Остальные динамические параметры . кварцевого резонатора могут быть полу- 4$

5 вЂ” 10049 крутого, линейного участка фазо-частотной характеристики кварцевого резонатора, выражаемой соотношением

18 б ены из известных соотношений

2Г!fçû1 (17(Ю ) g

Экспериментальная проверка устройстsa йоказала, что: частотах порядка

300 МГц точность и повторяемость результатов измерений в 2-3 раза превышали соответствуклцие параметры стандартного измерительного прибора ТГК-56.

Ф ормула изобретения

Устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов по авт. св.

l4 437979, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены источник эталонных напряжений, два резистора, операционный усилитель, переключатель и двухпозиционный переключатель, при этом выход источника эталонных напряжений соединен через последовательно соединенные первый и второй резисторы с выходом операционного усилителя и с подвижным контак том переключателя, один из неподвижных контактов которого подключен к управ ляюшему входу аттенюатора, выполненного двухвходовым, инвертируюший вход операционного усилителя соединен с первыми неподвижными контактами двухпозиционного переключателя, первый подвижный контакт которого подключен к корпусу устройства, а вторые неподвижные контакты вЂ” к неинвертирующему входу операционного усилителя, второй подвижный контакт двухпозипионного переключателя подключен к. точке. соединения последовательно включенных резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторф ое свидетельство СССР

14 437979, кл. Ñ 01 Я 27/00, 1972 (прототип) ..

1004918.Состаннтель Л. Муранов

Редактор Н, Вааовнк Техред С. Мигунова: Корректор И. Шулла

Закаэ 1876/67 Тирам 708 По висков

ВНИИПИ ГосударстаеннеФ о комитета ®ССР но декам нэобретеннй н открытий

113036, Москва, Ж-36, Рауюскан наб., д. 4/5

Фнлнан ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4