193387. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés AT metszésű kristályt tartalmazó oszcillátor frekvenciájának beállítására
193387 tartalmaz továbbá állítható arányossági tényezőjű lineáris interpoláló szervet, amelynek két bemenete a két áramkör kimenetével van összekötve, és a két kompenzáló feszültségnek az adott kristály metszési szögével összhangban súlyozott összegét szolgáltató kimenete csatlakozik a hangoló elemhez. A lineáris interpoláló szerv alkalmazását az a tény teszi lehetővé, hogy a kristályok hőmérsékletfüggését leíró harmadfokú összefüggésben az együtthatók lineárisan függenek a metszési szögtől, ezért a két szélső metszési szögnek megfelelő kompenzálás súlyozott összegéből bármely közbenső metszési szögű kristály hőmérsékletfüggése kompenzálható. Egy előnyös kiviteli alaknál a lineáris interpoláló szervet potenciométer, a hangoló elemet pedig kapacitásdióda képezi. A megfelelő beá 1 líthatóság szempontjából előnyös, ha az oszcillátorban a kristály állítható induktivitással van sorosan kapcsolva, és az oszcillátor a kristály harmadik harmonikus frekvenciján rezeg. Ez utóbbi feltétel az oszcillátor áramköreben az alapharmonikuson történő rezgést gátló elemek beépítését igényli. A találmány szerinti megoldás révén nemcsak egy oszcillátor frekvenciája kompenzálható, hanem több oszcillátoré is, amennyiben ezek termikusán azonos viszonyok mellett vannak telepítve és mindegyikük az említett szögtartománynak megfelelően metszett kristályt tartalmaz és egy-egy hangoló elemmel van ellátva és a találmány szerint az egyes oszcillátorokhoz egy-egy lineáris interpoláló szerv van hozzárendelve, amelyek közösen csatlakoznak a két említett kompenzáló áramkörhöz. Több oszcillátor közös kompenzálása lényegesen áramköri megtakarítást eredményez a korábban oszcillátoronként külön-külön használt kompenzáló megoldásokhoz viszonyítva. A találmány vonatkozik az ismertetett kapcsolási elrendezés hőmérsékletkompenzációjának beállítási eljárására is, ahol az említett szögtartományba eső kristályok frekvencia-hőmérséklet jelleggörbéi egy adott hőmérsékleten metszik egymást, és a találmány szerint első lépésben az elrendezést a jelleggörbék metszési hőmérsékletére visszük, és a termikus egyensúly elérése után az oszcillátor frekvenciáját (célszerűen az interpoláló szerv valamely közepes állása mellett) egy, az interpoláló szervtől elkülönült hangoló elemmel a kristály névleges frekvenciájára állítjuk, majd a hőmérsékletet a pillanatnyi értékhez viszonyított legnagyobb üzemi hőmérsékletkülönbség legalább harmadának megfelelő mértékben megváltoztatjuk, és a termikus egyensúly beállása után a lineáris interpoláló szervvel a frekvenciát ugyanerre az értékre állítjuk be. A lineáris függvénykapcsolat miatt mindenkori kristály kompenzáló görbéjén elegendő egyetlen pontot 3 beállítani, a hiba csökkentése érdekében azonban előnyös, hogy ez a pont a metszési szögtől független első beállítási hőmérséklettől minél távolabbra esik. A pontosság növelhető, ha a második hőmérsékletet az üzemi hőmérséklettartomány egyik szélső értékére állítjuk. A beállítás szempontjából is előnyös az a kivitel, amelynél a kristállyal állítható induktivitás kapcsolódik sorosan, és az első lépésben a frekvenciát az induktivitás változtatásával állítjuk be. A javasolt kompenzálási eljárás időszükséglete lényegesen kisebb a több hőmérsékleten egyedi beállításokat igénylő ismert megoldások időszükségleténél, ami a gyártást egyszerűsíti, költségeit csökkenti és a szubjektív beállítási hiba lehetőségét kiküszöböli. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az: 1. ábra három különböző metszési szögű kristály kompenzáló feszültségének változása a hőmérséklet függvényében, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés funkcionális tömbvázlata, a 3. ábra több oszcillátor közös hőmérsékietkompenzáláspnak elrendezési vázlata, a 4. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezésben előnyösen használható oszcillátor részletes kapcsolási rajza, és az 5. ábra kompenzált és kompenzálatlan oszcillátorok frekvencia-hőmérséklet jelleggörbéje. A szakirodalomból ismert, hogy az AT metszetű kristály frekvenciafüggése felírható harmadfokú függvény formájában: Af/f=A, (t-t0) +A2 (t-t0) 2 + A3(t-tD)3. (1) Az összefüggésben az A,, A2, A3 együtthatók elsőfokon tartalmazzák a metszési szöget. Tételezzük fel, hogy a kristályt egy olyan oszcillátorkapcsolásban használjuk frekvencia meghatározó elemként, amelynek pillanatnyi frekvenciája egy kapacitásdiódával befolyásolható. A kristály hőmérsékletfüggő frekvenciaváltozásának ismeretében, továbbá a kapacitásdióda feszültségének a frekvenciára gyakorolt hatása alapján minden hőmérsékleten kijelölhető egy olyan U feszültség, amely képes kompenzálni a hőmérsékletváltozás hatását, tehát amely mellett az oszcillátor éppen a névleges frekvencián rezeg. Ez a feszültség-hőmérséklet függvény minden metszési szög mellett más. Az 1. ábrán az a és b diagram két ilyen feszültség-hőmérséklet kompenzációs diagramot szemléltet. A diagramok, amelyek U,, ill. U2 feszültségek alakulását szemléltetik, két olyan kristályhoz tartoznak, amelyek metszési szögei között 5' különbség van. Ez a különbség egyúttal az adott pontossághoz (10 ppm) tartozó legnagyobb 4 3 5 10 15 20 25 30 3b 40 45 50 55 6C 65
