Патент на изобретение №2311730

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для получения прямоугольных импульсов.

Известен генератор импульсов [1], содержащий три логических элемента, выполненных в виде инверторов, кварцевый резонатор и резистор, причем выход первого инвертора соединен со входом второго инвертора, выход которого соединен непосредственно со входом третьего инвертора и через кварцевый резонатор со входом первого инвертора, выход третьего инвертора через резистор соединен со входом первого инвертора.

Недостатком этого генератора является формирование высокочастотных колебаний при включении питания до момента возбуждения кварцевого резонатора.

Наиболее близким к заявленному является генератор импульсов [2], содержащий три инвертора, один из которых выполнен в виде триггера Шмитта с инверсным выходом, конденсатор, кварцевый резонатор, четыре резистора, включенных определенным образом.

Недостатком данного генератора импульсов является его сложность и неустойчивый запуск при различных напряжениях питания.

Задачей данного изобретения является упрощение генератора и повышение устойчивости его запуска.

Поставленная задача достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем последовательно соединенные первый и второй инверторы, кварцевый резонатор, резисторы и конденсатор, согласно изобретению вход первого инвертора через первый резистор соединен с выходом первого инвертора и входом второго инвертора, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен со входом первого инвертора через последовательно соединенные второй резистор и кварцевый резонатор, точка соединения которых подключена через конденсатор к общему проводу.

К существенным признакам предложенного генератора импульсов относится введение RC цепочки, состоящей из резистора 4 и конденсатора 6, включенной последовательно с кварцевым резонатором 5 между выходом второго инвертора 2 и входом первого инвертора 1. При таком включении повышение устойчивости запуска генератора на паспортизованной частоте кварцевого резонатора достигается за счет образованной резистором и конденсатором интегрирующей цепочки, которая обеспечивает плавное изменение тока через кварцевый резонатор при переходном режиме в момент включения электропитания, а в дальнейшей работе оптимизирует фазовые соотношения контура положительной обратной связи генератора на частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема генератора импульсов, содержащего первый инвертор 1, второй инвертор 2, первый резистор 3, второй резистор 4, кварцевый резонатор 5, конденсатор 6.

Выход первого инвертора 1 соединен со входом второго инвертора 2, выход которого через последовательно соединенные второй резистор 4 и кварцевый резонатор 5 соединен со входом первого инвертора 1 и через первый резистор 3 – с его выходом. Точка соединения второго резистора 4 и кварцевого резонатора 5 подключена через конденсатор 6 к общему проводу.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на инверторы 1, 2 за счет первого резистора 3, охватывающего глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току инвертор 1, его рабочая точка выводится на линейный участок передаточной характеристики, обеспечивая коэффициент усиления первого инвертора 1 больше единицы.

Наличие последовательно соединенного второго резистора 4 и кварцевого генератора 5, общая точка которых соединена через конденсатор 6 с общим проводом, обеспечивает положительную обратную связь инверторов 1 и 2.

При наличии положительной обратной связи, охватывающей инверторы 1 и 2 через второй резистор 4 и статическую емкость кварцевого резонатора 5, любая флуктуация напряжения на входе инвертора 1 вызывает динамическое лавинообразное изменение напряжения в ту или иную сторону на выходе инвертора 2.

Динамически изменяющееся напряжение на выходе второго инвертора 2 через второй резистор 4 и интегрирующую емкость конденсатора 6 подается на кварцевый резонатор в качестве напряжения возбуждения, тем самым обеспечивая отклик рабочего элемента резонатора в области последовательного резонанса. Это напряжение подается на вход первого инвертора 1 с соответствующим фазовым сдвигом и обеспечивает при наличии общей положительной обратной связи и местной отрицательной режим автоколебания в контуре тракта усиления (инверторы 1 и 2).

Частота колебаний генератора полностью определяется параметрами последовательного резонанса кварцевого резонатора 5, а стабильность колебаний его добротностью и качеством.

На частоте последовательного резонанса кварцевый резонатор 5 обладает низким внутренним сопротивлением, за счет чего второй инвертор 2 через последовательное соединение первого и второго резисторов 3 и 4 также оказывается охваченным глубокой местной отрицательной обратной связью, но по переменному току, что дополнительно линеаризирует его рабочую характеристику.

Таким образом наличие RC цепочки, состоящей из резистора 4 и конденсатора 6, включенной между выходом второго инвертора 2 и кварцевым резонатором 5 в цепи отрицательной обратной связи инверторов, способствует обеспечению мягкого режима возбуждения резонатора, снижая пиковую и среднюю установившуюся мощности, выделяемые на рабочем элементе резонатора, и обеспечивает устойчивый запуск генератора при любом напряжении питания в пределах допустимых значений для инверторов 1 и 2.

Предложенный генератор импульсов был применен в блоке питания гиродвигателя в качестве источника стабильной частоты и показал хорошие эксплуатационные характеристики.

Источники информации

1. Альтшуллер Г.Б. и др. Кварцевые генераторы. Справочное пособие. М.: Радио и связь, 1984 г., стр.63, рис.5.б.

2. Патент РФ 2224355, МПК Н03 К/02, опубликован 20.02.2004 г. (прототип).

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий последовательно соединенные первый и второй инверторы, кварцевый резонатор, резистор, конденсатор, отличающийся тем, что вход первого инвертора через первый резистор соединен с выходом первого инвертора и входом второго инвертора, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен со входом первого инвертора через последовательно соединенные второй резистор и кварцевый резонатор, точка соединения которых подключена через конденсатор к общему проводу.

РИСУНКИ