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Dokumentenidentifikation DE3730692A1 30.03.1989
Titel Verfahren zum Ziehen der Resonanzfrequenz einer Quarzschaltung und Quarzschaltung für großen Frequenzziehbereich
Anmelder ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang, DE
Erfinder Heer, Roland, Dipl.-Ing., 7150 Backnang, DE
DE-Anmeldedatum 12.09.1987
DE-Aktenzeichen 3730692
Offenlegungstag 30.03.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1989
IPC-Hauptklasse H03H 3/02
IPC-Nebenklasse H03H 9/00   H03B 5/32   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ziehen der Resonanzfrequenz einer Quarzschaltung und eine Quarzschaltung für Oszillatoren oder Filter mit großem Frequenzziehbereich und ist dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Transformation der Quarzimpedanz vorgesehen sind, wobei der Serienresonanzkreis des Quarzersatzschaltbildes in einen Parallelresonanzkreis mit annähernd konstantem Wirkleitwert umgewandelt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen der Resonanzfrequenz einer Quarzschaltung und eine Quarzschaltung mit einem großen Frequenzziehbereich gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 4.

Eine solche Quarzschaltung ist bekannt aus Elektronik 1980, Heft 25, S. 77 und ff. durch den Aufsatz "Temperaturkompensierter Quarzoszillator mit geringer Verlustleistung".

Quarzschaltungen werden in Filtern oder Oszillatoren eingesetzt, wobei der Quarz zumeist den Längszweig eines Vierpols bildet. In vielen Fällen besteht dabei die Forderung, die Resonanzfrequenz solcher Quarzschaltungen durch zusätzliche Blindelemente zu verändern, wobei häufig ein großer Frequenzziehbereich gefordert ist. Bekannt ist beispielsweise die Verwendung eines Ziehkondensators in Reihenschaltung mit dem Quarz.

Der auf diese Weise erreichbare Ziehbereich ist jedoch insbesondere bei Oberwellenquarzen, die für hohe Resonanzfrequenzen verwendet werden, sehr klein.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Quarzschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die in der Lage sind, mit relativ aufwandsarmen Mitteln einen großen Frequenzziehbereich zu erzielen, insbesondere für Oberwellenquarze für sehr hohe Resonanzfrequenzen.

Diese Aufgabe wurde gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 bzw. 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Quarzschaltung haben die Vorteile, daß ein großer Frequenzziehbereich ermöglicht wird, insbesondere bei Oberwellenquarzen für sehr hohe Resonanzfrequenzen und mit relativ aufwandsarmen Mitteln. Dies wird erreicht durch die Verwendung eines Transformationsnetzwerkes, welches einen Scheinwiderstand mit konstantem Realteil und veränderbarem Imaginärteil in einen Scheinleitwert mit ebenfalls konstantem Realteil und veränderlichem Imaginärteil zu transformieren in der Lage ist. Aufgrund der entsprechenden Bemessung des Transformationsnetzwerkes ist es möglich, die Resonanzfrequenz der Quarzschaltung sehr stark zu variieren und zwar durch Parallelschalten eines Ziehkondensators mit mittleren Kapazitätswerten an die Ausgangsklemmen des Transformationsnetzwerkes, obwohl die Oberwellenquarze sehr hohe Impedanzen darstellen und daher bei Verwendung eines Ziehkondensators in Reihenschaltung mit dem Quarz besonders kleine Kapazitätswerte erforderlich wären.

Optimale Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Unteransprüche.

Einer der Gründe für die Kleinheit des Ziehbereichs bei Oberwellenquarzen liegt darin, daß durch die Halterungskapazitäten und die Parallelkapazität des Quarzes sich für Frequenzen ober- oder unterhalb seiner Serienresonanz eine unerwünschte Impedanztransformation des Serienresonanzkreises im Ersatzschaltbild ergibt. Dieses Problem wird durch Maßnahmen des Anspruches 2, 5 bzw. 10 bekämpft, indem die eine Halterungskapazität in die Transformationsschaltung einbezogen und die Parallelkapazität kompensiert wird.

Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figur. Die Figur stellt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Quarzschaltung dar. Als transformierendes Netzwerk ist ein L-Glied vorgesehen mit einer Kapazität C1 im Querzweig, die teilweise oder auch ganz durch die eine, rechte Halterungskapazität Ch gebildet wird, und einer Induktivität L1 im Längszweig. Es gilt die Dimensionierungsvorschrift



mit ωr/2Π als Resonanzfrequenz des Quarzes.

Schließt man an den Eingang dieses Netzwerkes einen Serienresonanzkreis mit konstantem Wirkwiderstand und veränderbarer Resonanzfrequenz an, so hat der Ausgang des Transformationsnetzwerkes das Verhalten eines Parallelresonanzkreises mit konstantem Wirkleitwert und veränderlicher Resonanzfrequenz. Der Transformationsfaktor, d.h. das Produkt aus Wirkwiderstand und Wirkleitwert, ist dabei lediglich von der Impedanz



abhängig. Im Beispiel der Figur ist eine veränderbare Kapazität C2 parallelgeschaltet. Der Serienresonanzkreis am Eingang des Transformationsnetzwerks wird durch den Quarz gebildet; hierbei ist die eine der beiden Halterungskapazitäten, gestrichelt als Querzweigkapazitäten Ch gezeichnet, in die Transformationsschaltung einbezogen und die Parallelkapazität des Quarzes durch eine parallel zum Quarz gelegte zweite Induktivität L2 kompensiert. Eingang und Ausgang dieser Schaltung sind über einen Verstärker V zu einer Rückkoppelschleife vereinigt. Der Quarz ist in der Schaltung nach der Figur durch sein Ersatzschaltbild dargestellt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Ziehen der Resonanzfrequenz einer Quarzschaltung zur Verwendung in einem Oszillator oder Filter, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz des Quarzes transformiert wird, wobei der Serienresonanzkreis des Quarzersatzschaltbildes in einen Parallelresonanzkreis mit annähernd konstantem Wirkleitwert umgewandelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungskapazitäten (Ch) des Quarzes kompensiert werden.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ziehen der Resonanzfrequenz hinter das Transformationsnetzwerk ein Blindleitwert geschaltet wird.
  4. 4. Quarzschaltung für Oszillatoren oder Filter mit großem Frequenzziehbereich, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Transformation der Quarzimpedanz vorgesehen sind, wobei der Serienresonanzkreis des Quarzersatzschaltbildes in einen Parallelresonanzkreis mit annähernd konstantem Wirkleitwert umgewandelt wird.
  5. 5. Quarzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Kompensation der Halterungskapazitäten (Ch) des Quarzes.
  6. 6. Quarzschaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zum Ziehen der Resonanzfrequenz durch einen hinter das Transformationsnetzwerk geschalteten Blindleitwert.
  7. 7. Quarzschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Transformationsnetzwerk für die Quarzimpedanz aus einem L-Glied mit einer Kapazität im Querzweig (C1) und einer Induktivität im Längszweig (L1) besteht.
  8. 8. Quarzschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität im Querzweig (C1) aus der Streukapazität der Schaltung besteht.
  9. 9. Quarzschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Kompensation der Parallelkapazität des Quarzersatzschaltbildes durch Parallelschalten einer zweiten Induktivität (L2) zum Quarz besteht.
  10. 10. Quarzschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Kompensation der Parallelkapazität des Quarzersatzschaltbildes darin besteht, daß der Quarz in einem Zweig einer Brückenschaltung angeordnet wird.






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