МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР
MULTICHANNEL QUARTZ-CRYSTAL OSCILLATOR

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, с.54-63). Однако этот генератор характеризуется недостаточной стабильностью выходной частоты при возникновении единичных отказов в элементах схемы генератора и в цепях связи.
В качестве наиболее близкого аналога может быть принят резервированный кварцевый генератор, содержащий три канала с реактивными элементами связи по входу и выходу, включенные в кольцо.
Каждый из каналов содержит усилитель, источник питания, катушку индуктивности, конденсатор, диодные ключи и частотозадающий элемент с кварцевым резонатором (А.С. СССР №1528283, опубл. 07.07.1987 г., H03B 5/32).
Однако недостаток данного устройства заключается в том, что возникновение отказов в реактивных элементах связи, включенных в кольцо, приводит к появлению фазовых сдвигов выходных сигналов вследствие изменения реактивного сопротивления межканальных связей. Кроме того, такие неисправности приводят к существенной нестабильности частоты выходных сигналов, т.к. частота и фаза генератора взаимосвязаны. Основным же требованием, предъявляемым к резервированным кварцевым генераторам, является синхронность и синфазность выходных сигналов.
Основной задачей настоящего изобретения является повышение стабильности частоты при возникновении неисправностей и упрощение устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в многоканальном кварцевом генераторе, содержащим n каналов, каждый из которых состоит из усилителя, вход и выход которого являются 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, введена линия связи, соединяющая первые выводы резистивных элементов связи с первыми выводами частотозадающих элементов, а вторые выводы резистивных элементов связи подключены к соответствующим входам усилителей. Такое подключение резистивных элементов связи обеспечивает жесткую электрическую связь по входу резервных каналов, что позволяет исключить появление разовых сдвигов выходных сигналов и существенно снизить нестабильность частоты при возникновении неисправности в резистивных элементах связи, отказа источников питания, обрыва частотозадающего элемента, неисправностей в усилителе. Кроме того, предлагаемое подключение резистивных элементов связи позволяет исключить реактивные элементы связи по выходу каналов вместе с диодными ключами, что существенно упрощает устройство и уменьшает нестабильность частоты 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 являются входом и выходом канала (1), источника питания (3), выход которого подключен к шипе 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).
В кварцевый генератор введена линия связи (8), соединяющая первые выводы резистивных элементов связи (7) с первыми выводами частотозадающих элементов (6), а вторые выводы резистивных элементов связи (7) подключены к соответствующим входам усилителей (2). 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 через резистивные элементы связи 7 соединены между собой и с частотозадающими элементами 6 линией связи 8, обеспечивающей связь по входам n резервных каналов.
Благодаря жесткой электрической связи по входам на выходах каналов устанавливаются синхронно-синфазные колебания с частотой, определяемой частотозадающими элементами. 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. Для избежания 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 и сохранением синхронно-синфазных сигналов на выходах при возникновении единичных неисправностей в отдельных элементах схемы, таких как обрыв резистивного элемента связи, отказ источника питания, короткое замыкание по входу усилителя, обрыв кварцевого резонатора, отказы элементов усилителя, при этом в исправных каналах на выходах сохраняются синхронно-синфазные сигналы с погрешностью частоты и фазировки сигналов в 8-10 раз меньше, чем в известном устройстве.
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 резистивных элементов связи 7 и частотозадающих элементов 6 к входам каналов 1 существенно повысилась стабильность частоты устройства при возможных отказах в элементах схемы.