Високостабільний кварцовий генератор з цифровою компенсацією температурної нестабільності частоти
Вантажиться...
Дата
2013
Автори
Підченко, С.К.
Таранчук, А.А.
Гуменюк, О.О.
Кальватинський, О.В.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
В роботі розглянуто особливості побудови високостабільних кварцових генераторів (КГ) з цифровою
компенсацією температурної нестабільності частоти, як одного із основних дестабілізуючих факторів, що
впливають на точностні характеристики КГ. Підвищення стабільності частоти коливань КГ досягається за
рахунок більш точної компенсації температурних впливів на основі ідентифікації теплового стану кварцового
резонатора (КР) в багаточастотному (двочастотному) режимі збудження. Багаточастотне збудження КР
забезпечує суміщення функції стабілізації частоти (основної функції КР) з вимірювальною (додатковою),
дозволяє трактувати п’єзорезонансну коливальну систему як багатомірний об'єкт, в моделі якого явно
фігурують контрольовані збурення.
Запропоновано структуру високостабільного КГ з цифровою компенсацією на основі двочастотного КР з
двома парами електродів для збудження опорної та термочутливої мод коливань. Приведено типові
температурно‐частотні характеристики КР та побудована різницева функціональна залежність, яка носить
практично лінійний характер в діапазоні температур від ‐400С до +800С та використовується для формування
сигналу компенсації для цифрового синтезатора частоти прямого синтезу. На виході синтезатора сформовано
термокомпенсоване коливання, яке може бути використано в якості високостабільного вихідного коливання КГ
або, за потреби, за допомогою схеми на основі системи ФАПЧ перенесено у більш високочастотну область
спектру. Використання схеми перенесення спектру за рахунок високих фільтруючих властивостей системи ФАПЧ
дозволяє також покращити і спектральну частоту вихідного сигналу, який формується на виході цифрового
синтезатора прямого синтезу.
Дане технічне рішення дозволяє суттєво зменшити похибки ідентифікації теплового стану КР за
рахунок усунення температурних градієнтів між областю збудження коливань резонатора і датчиком
температури, що притаманно для класичних функціональних методів та підвищити стабільність вихідних
коливань на один – два порядки в залежності від типу КР. Представлений кварцовий генератор з цифровою
компенсацією може бути використаний в якості джерела високостабільного опорного сигналу в схемах
формування сітки опорних частот для телекомунікаційних та вимірювальних систем.
The research investigates the peculiarities of building high‐ stable quartz oscillator (QOS) with digital compensation of temperature frequency instability as one of the main destabilizing factors, which influence the accuracy characteristics of QOS. The rise of stability of frequency oscillations of QOS is reached with the help of more accurate compensation of temperature influences on the basis of identification of thermal state of quartz resonator (QR) in multifrequent (dual‐ mode)excitation mode. Multi‐ frequent excitation of QR ensures the combination of function of frequency stabilization (the basic function of QR) with measuring (additional) allows to interpret piezoresonance oscillatory system as multivariate object, in the model of which the control disturbance appear obviously. The research proposes the structure of high‐ stable QOS with digital compensation on the basis of dual‐ mode QR with two pairs of electrodes for excitation the supporting and thermo‐active oscillation modes. It shows the typical temperature‐ frequent characteristics of QR and builds the variance functional subordination, which has practically linear character in the temperature range from ‐40⁰C to +80⁰C and is used for the formation of the signal of compensation for digital synthesizer of frequency of direct synthesis. On the exit of synthesizer the thermo‐ compensated oscillation is formed, which can be used as high‐ stable exit oscillation of QR or if needed with the help of scheme on basis of PLL is transferred into more high‐ frequency spectrum field. The use of the scheme of transferring the spectrum on account of high‐ filtered characteristics of PLL system also allows to improve the spectral frequency of exit signal, which is formed on the exit of digital synthesizer of direct signal. Given technical solution allows to decrease essentially the errors of identification of thermal condition of QR on account of removal the temperature gradients between the field of excitation of resonator oscillation and temperature sensor, which is inherent for classical functional methods and increase the stability of exit oscillations by one‐ two degrees depending on the type of QR. The proposes quartz oscillator with digital compensation can be used as the source of high‐ stable supporting signal in the schemes of formation the net of supporting frequencies for telecommunication and measuring systems.
The research investigates the peculiarities of building high‐ stable quartz oscillator (QOS) with digital compensation of temperature frequency instability as one of the main destabilizing factors, which influence the accuracy characteristics of QOS. The rise of stability of frequency oscillations of QOS is reached with the help of more accurate compensation of temperature influences on the basis of identification of thermal state of quartz resonator (QR) in multifrequent (dual‐ mode)excitation mode. Multi‐ frequent excitation of QR ensures the combination of function of frequency stabilization (the basic function of QR) with measuring (additional) allows to interpret piezoresonance oscillatory system as multivariate object, in the model of which the control disturbance appear obviously. The research proposes the structure of high‐ stable QOS with digital compensation on the basis of dual‐ mode QR with two pairs of electrodes for excitation the supporting and thermo‐active oscillation modes. It shows the typical temperature‐ frequent characteristics of QR and builds the variance functional subordination, which has practically linear character in the temperature range from ‐40⁰C to +80⁰C and is used for the formation of the signal of compensation for digital synthesizer of frequency of direct synthesis. On the exit of synthesizer the thermo‐ compensated oscillation is formed, which can be used as high‐ stable exit oscillation of QR or if needed with the help of scheme on basis of PLL is transferred into more high‐ frequency spectrum field. The use of the scheme of transferring the spectrum on account of high‐ filtered characteristics of PLL system also allows to improve the spectral frequency of exit signal, which is formed on the exit of digital synthesizer of direct signal. Given technical solution allows to decrease essentially the errors of identification of thermal condition of QR on account of removal the temperature gradients between the field of excitation of resonator oscillation and temperature sensor, which is inherent for classical functional methods and increase the stability of exit oscillations by one‐ two degrees depending on the type of QR. The proposes quartz oscillator with digital compensation can be used as the source of high‐ stable supporting signal in the schemes of formation the net of supporting frequencies for telecommunication and measuring systems.
Опис
Ключові слова
кварцовий генератор, температурна стабільність частоти, цифровий синтезатор частоти прямого синтезу, цифрова компенсація
Бібліографічний опис
Високостабільний кварцовий генератор з цифровою компенсацією температурної нестабільності частоти [Текст] / С. К. Підченко, А. А. Таранчук, О. О. Гуменюк, О. В. Кальватинський // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2013. – № 2. – С. 86-91.