МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР
MULTI-CHANNEL QUARTER GENERATOR

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в резервированных источниках электрических колебаний.
Известен резервированный генератор, содержащий первый и второй автогенераторы, выход первого автогенератора соединен с входом синхронизации второго автогенератора через первое устройство связи, а выход второго автогенератора с входом синхронизации первого автогенератора через второе устройство связи (Демьянченко А.Г. Флуктуация в связанных генераторах, журнал Радиотехника, 1971, №2, стр. 54-63). Однако этот генератор характеризуется недостаточной стабильностью частоты при возникновении отказов в элементах схемы генератора и цепях связи.
В качестве наиболее близкого аналога может быть принят многоканальный кварцевый генератор, содержащий n каналов, каждый из которых содержит усилитель, источник питания, частотозадающий элемент с линией связи между каналами по входу усилителей через резистивные элементы связи (патент РФ №2538944, опубл. 10.01.2015 г., Н03В 5/32).
Однако недостаток данного устройства заключается в том, что возникновение отказа в источниках питания приводит к существенной нестабильности частоты выходных сигналов и увеличению времени установления колебаний.
Основной задачей настоящего изобретения является повышение стабильности частоты и сокращение времени установления колебаний при отказах источников питания.
Сущность изобретения заключается в том, что в многоканальном генераторе, содержащем n каналов, каждый из которых состоит из усилителя, вход и выход которого является входом и выходом канала, источника питания, выход которого подключен к шине питания усилителя, резистивного делителя напряжения, который включен между выходом усилителя и общей шиной, частотозадающего элемента, содержащего кварцевый резонатор, второй вывод которого подключен к отводу резистивного делителя напряжения, линию связи с резистивными элементами, подключенными к входам усилителей, введены диоды с ограничительными резисторами и разделительными конденсаторами, подключенными к первым выводам диодов, а вторые выводы диодов подключены к первым выводам резистивных элементов связи и частотозадающих элементов, первые выводы разделительных конденсаторов подключены к общей линии связи, вторые выводы ограничительных резисторов подключены к соответствующим источникам питания. Такое включение диодных ключей по входу резервных каналов позволяет существенно снизить связь обесточенного канала с резервными каналами при отказе источника питания, что значительно уменьшает нестабильность частоты и сокращает время установления колебаний при отказах источников питания.
На рисунке 1 приведена схема предлагаемого устройства.
Многоканальный кварцевый генератор содержит n каналов (1), каждый из которых состоит из усилителя (2), вход и выход которого является входом и выходом канала (1) источника питания (3), выход которого подключен к шине питания усилителя (2), резистивного делителя напряжения (4, 5), который включен между выходом усилителя (2) и общей шиной, частотозадающего элемента, содержащего кварцевый резонатор (6), второй вывод которого подключен к отводу резистивного делителя напряжения (4, 5), линию связи (8) с резистивными элементами связи (7), первый вывод которого подключен к первому выводу частотозадающего элемента (6), а второй вывод - к входу усилителя (2). В устройство генератора введены диоды (10) с ограничительными резисторами (9) и разделительными конденсаторами (11), подключенными к первым выводам диодов (10), вторые выводы которого подключены к первым выводам резистивных элементов связи (7), соединенных с первыми выводами частотозадающих элементов (6). Первые выводы разделительных конденсаторов (11) подключены к общей линии связи (8), вторые выводы ограничительных резисторов (9) подключены к соответствующим источникам питания (3). В состав частотозадающего элемента, содержащего кварцевый резонатор (6) также могут входить элементы подстройки номинала частоты кварцевого генератора, например конденсатор, варикап, катушка индуктивности, резистор.
Многоканальный кварцевый генератор работает следующим образом.
После включения источников питания 3 через некоторое время в системе устанавливаются колебания с частотой, определяемой частотозадающими элементами 6. Входы усилителей 2 соединены между собой через резистивные элементы связи 7, через последовательно соединенные с ними малые динамические сопротивления открытых диодов 10 и через разделительные конденсаторы 11. Режим работы открытых диодов 10 обеспечивается соответствующим выбором номинала ограничительных резисторов 9 и напряжением источников питания 3. Типичные значения динамического сопротивления открытых диодов 10 составляют 10-20 Ом, при этом межканальная связь через линию связи 8 остается достаточно жесткой и на выходах каналов устанавливаются синхронно-синфазные колебания с частотой, определяемой частотозадающими элементами 6. Величина сопротивления резистивных элементов связи 7 выбрана таким образом, чтобы избежать выхода из строя оставшихся резервных каналов при возникновении отказа типа короткое замыкание по входу одного из усилителей 2. Разделительные конденсаторы 11 обеспечивают развязку резервных каналов по постоянному току. При отказе одного из источников питания 3, например канала 1, постоянный ток через диод 10 снижается до нуля, активное сопротивление диода 10 возрастает до сотен килоом, что приводит к резкому ослаблению связи исправных каналов с обесточенным каналом 1. При этом частота генератора меняется незначительно и на оставшихся выходах исправных каналов сохраняются синхронно-синфазные колебания, а время установления колебаний остается практически неизменным. Для избегания возникновения генерации на паразитных гармониках усилители 2 содержат резонансный контур, настроенный на рабочую частоту кварцевого резонатора частотозадающих элементов 6. Для обеспечения высокой стабильности частоты усилители 2 должны иметь большое входное сопротивление и малое выходное сопротивление. Благодаря подключению частотозадающего элемента 6 к отводу резистивного делителя напряжения 4, 5 обеспечивается малая величина вносимого в частотозадающий элемент затухания. Для обеспечения баланса фаз усилители 2 должны иметь нулевой сдвиг фаз на рабочей частоте.
Предлагаемый многоканальный кварцевый генератор выгодно отличается от известного тем, что обладает малой погрешностью частоты с сохранением синхронно-синфазных сигналов на оставшихся исправных каналах при наиболее вероятном отказе источника питания, а также с сохранением при этом времени установления колебаний. Погрешность частоты многоканального кварцевого генератора при отказе источника питания в 2-3 раза меньше, чем в известном устройстве при сохранении времени установления колебаний при включении устройства.
Выходы каналов 1 подключают к входам внешнего мажоритарного элемента, на выходе которого присутствуют колебания при выходе из строя менее чем половины каналов.
Таким образом, благодаря новому подключению диодов 10 с резисторами 9 и разделительными конденсаторами 11 к общей линии связи 8 и к резистивным элементам связи 7 с частотозадающим элементом 6 существенно повысилась стабильность частоты устройства с сохранением времени установления колебаний при отказе источника питания 3.