193387. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés AT metszésű kristályt tartalmazó oszcillátor frekvenciájának beállítására
193387 szögkülönbséget jelenti. Ha az adott frekvenciára pl. 10 ppm pontosságú kristályt rendelünk, akkor a szállított kristályok mindegyikének a metszési szöge a választott két szélső metszési szög között lesz. Most a 2. ábrára hivatkozunk, amelyen kristályvezérelt 10 oszcillátorhoz 12 kapacitásdióda csatlakozik. A 12 kapacitásdióda egyenáramú feszültséget 14 potenciométer középleágazásától kap, amelynek két vége hőmérsékletkompenzáló 16, illetve 18 áramkör kimenetéhez kapcsolódik. A 16, illetve 18 áramkörök úgy vannak kialakítva és beállítva, hogy az 1. ábra a, illetve b diagramja szerinti U, és U2 feszültséget szolgáltassák kimenetükön. A 16 és 18 áramkörök bármely ismert kompenzáló áramkörből kialakíthatók. Ha a 10 oszcillátorban használt kristály metszési szöge a 16 és 18 áramkörökhöz rendelt két szélső metszési szög közé esik, akkor a 14 potenciométernek biztosan van olyan állása, amely mellett a 12 kapacitásdiódára kapcsolt Ú3 feszültség éppen ezen kristály hőmérsékletfüggésének kompenzálására alkalmas, mert az (1) összefüggés együtthatói a metszési szögtől lineárisan függenek. Az 1. ábra c diagramja az U3 feszültséghez tartozik, amely egy közbenső metszési szögű kristályra vonatkozik. A 14 potenciométer beállítása egyetlen hőmérsékleten elvégezhető. A beállítási hiba akkor lesz a legkisebb, ha a beállítást olyan hőmérsékleten végezzük el, ahol az U, és U2 feszültségek különbsége maximális. Ez az 1. ábra alapján valamelyik határhőmérséklethez tartozik. A beállításkor a 10 oszcillátorban lévő kristályt a 16 és 18 áramkörökkel együtt például 80°C hőmérsékletre melegítjük, a termikus egyensúly elérése után a 14 potenciométerrel beállítjuk a névleges frekvenciát. Ezt követően a 12 kapacitásdiódára minden hőmérsékleten olyan kompenzáló feszültség jut, amely a rezgési frekvencia hőmérsékletfüggését kompenzálja. Az eddig használt hőkompenzáló megoldásoknál elegendő volt egyetlen kompenzáló áramkört használni, így a javasolt két áramkör használata első közelítésben felesleges többletnek tűnik. Az ismert megoldásoknál az egyetlen hőkompenzáló áramkört azonban a hozzárendelt kristály karakterisztikájának megfelelően egyedileg kellett beállítani, ezzel szemben a 2. ábrán vázolt 16 és 18 áramkörök semmilyen egyedi beállítást nem igényelnek, miután egy adott kristálytípus szélső egyedeihez elegendő elemeiket (vagy digitális kompenzálásnál paramétereiket) egyszer beállítani. Ezt követően a 16, 18 áramkörök sorozatban gyárthatók. Az egyetlen beállítás, amire minden kristálynál szükség van, a 14 potenciométer értékének meghatározása, ami egyetlen hőmérsékleten egyetlen méréssel könnyen elvégezhető. A beállítás egyszerűsödése lényegesen nagyobb megtakarítást jelent a kompenzáló 5 4 áramkör kettőzéséből adódó ráfordításhoz viszonyítva. A 3. ábrán egy rádiótelefon adó-vevőben használt n számú oszcillátor egység közös hőmérsékletkompenzálása látható. A készülékben lévő 1,2, ..., n egységek azonos felépítésűek, egymástól csak az alkalmazott kristály névleges frekvenciájában különböznek és közös házban vannak elrendezve. Az egységekben lévp 14,,142,_14„ potenciométerek végei párhuzamosan kapcsolódnak a kompenzáló 16,18 áramkörök kimenetei közé, tehát az U, és U2 feszültségek vonalára csatlakoznak. Az egységek mindegyike egy-egy 22,, 222,...,22„ engedélyező bemenettel rendelkezik, és a készülék vezérlése gondoskodik a mindenkor szükséges oszcillátor kiválasztásáról és engedélyezéséről. Az oszcillátorok nagyfrekvenciás kimenetei 20 közösítő áramkörhöz csatlakoznak. Az n oszcillátor hőmérsékletkompenzációja az n számú potenciométer egypontos beállításával megoldható, és ehhez elegendő az összes oszcillátor számára közös kompenzáló 16,18 áramkör. Az egyedi kompenzáláshoz viszonyítva ilyenkor már nemcsak beállítási idő, hanem lényeges áramköri megtakarítás is jelentkezik. Az oszcillátorok n számát gyakorlatilag semmi sem korlátozza. A 4. ábrán a 10 oszcillátor egy előnyös kiviteli alakjának a kapcsolási rajza látható. A kapcsolás TI tranzisztorral megvalósított módosított Clapp oszcillátor, amelyhez külön csatlakoztatható elem a 24 kristály, amellyel hangolható 26 induktív elem sorosan kapcsolódik. A TI tranzisztor emitterében lévő párhuzamos LC tag gondoskodik az alapharmonikus kizárásáról, az oszcillátor így a kristály harmadik harmonikus frekvenciáján rezeg. T2 tranzisztor a kimenet leválasztásáról, T3 tranzisztor pedig a ki-be kapcsolásról gondoskodik. A 22 engedélyező bemenetre kapcsolt feszültség a T3 tranzisztort nyitja, illetve zárja. A 4. ábrán vázolt kapcsolás integrált kivitelben is megvalósítható. Behartgolása úgy történik, hogy közepes potenciométerállás mellett az inflexiós pontnak megfelelő 25°C hőmérsékleten a 26 induktív elemmel beállítjuk a kívánt névleges frekvenciát, majd az egyik szélső hőmérsékleten (célszerűen a felsőn) ugyanezt a névleges frekvenciát a potenciométerrel ismét beállítjuk. Fontos megjegyezni, hogy a kompenzálás csak akkor hatásos, ha a 16,18 áramköröket a kristályokkal azonos hőmérsékleteknek tesszük ki, közöttük pl. termikus csatolást létesítünk. Az 5. ábrán a találmány szerinti elrendezéssel kompenzált néhány oszcillátor hőmérséklet-frekvencia diagramja látható. A kompenzálás eredményeként a frekvenciaváltozás több, mint ötödére csökkent, az 1 ppm frekvenciaváltozáshoz pedig szélesebb hőmérséklettartomány (25°C-----1-80°C) tartozik. 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
