Генератор,управляемый напряжением Советский патент 1983 года по МПК H03C3/09 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования сигналов с управляемой частотой выходных сигналов в различных радиотехнических устройствах. 5

Известен генератор, управляемый напряжением, содержащий операционный усилитель, цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый Ю ключ и источник-управляющего сигналар.

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной стабильности частоты выходного сигнала. 15

Цель изобретения - увеличение стабильности частоты выходного сигнала..

Цель достигается тем, что в генераторе, управляемом напряжением, со- 20 держащем операционный усилитель, цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый ключ и источник уп-( равляющего сигнала, цепь положитель- 25 ной и цепь отрицательной обратной связи включены между выходом и боответственно неинвертирующим и инвертирующим входами операционного усили-, теля через введенный ограничитель, о выход источника управляющего сигналасоединен с входами блока сравнения через соответствующие введенные раз- ; вязывёющие.цепи, вход и выход первого ключа соединены соответственно с вы- , ходом ограничителя и первым входом блока сравнения, между выходом ограничителя и вторым входом блока сравнения введен второй ключ, между выг , ходом Ьлока сравнения и неинвертирующим входом операционного усилителя 40 введен разделительный каскад, при этом входы перрвого и второго- ключей соединены с общей шиной, а выхсГд огра- ничителя является выходом генератора, управляемого напряжением. . /45

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенно- ; го генератора, управляемого напряжением.50

Генератор, управляемый напряжением, содержит операционный усилитель 1 ограничитель 2, цепь отрицательной обратной связи 3, цепь положительной обратной связи k, первый и второй ключи 5 и 6, развязывающие цепи 7 и 8, блок сравнения 9 разделительный каскад 10 и источник управляющего сигнала 11. При этом, разделитель

ный каскад -10 может быть выполнен в виде- генератора тока 12 и конденсатора 13, цепь отрицательной обратной связи 3 в виде конденсатора Ни резистора .15, цепь положительной обратной связи - в виде резисторов 16 и 17.

Генератор управляемый напряжение работает следующим образом.

Операционный усилитель 1, являющийся пороговым устройством, в зависимости от состояния напряжения на конденсаторе k обеспечивает положительный или.отрицательный потенциал на своем выходе. Заряд конденсатора It, подсоединенного к инверсному входу операционного усилителя 1, обепечивается током, протекающим через резистор 15i который подсоединен к выходу ограничителя, и может быть .выполнен с эмиттерным повторителем.

Выходное напряжение с выхода операционного усилителя -1 подается также на вход цепи положительной обратной связи kf представляюи1ей собой резистивный делитель, образованный резисторами 16 и 17 С помощью этого резистивного делителя задается пороговое напряжение опера цион|й)му усилителю 1, которое подается на его неинверсный вход. В момент равенства напряжения заряда на конденсаторе 1 по|роговому напряжению на неинверсном входе операционного усилителя 1 на его выходе формируется перепад, полярность которого обратна полярности предыдущего состояния. Этот перепад через резисторы 16 И 17 цепи положительной обратной связи k меняет знак порогового напряжения операционного усилителя 1 на обратный.

Одновременно меняется направление зарядного тока на конденсаторе 1, а значит полярность формируемого на нем. напряжения. Следовательно, на конденсаторе Н в процессе работы вырабатывается пилообразное напряжение равное по амплитуде размаху импульсного (порогового напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, а на его выходе будут импульсы прямоугольной формы. Положительный и отрицательный потенциалы сформированного прямоугольного напряжений на выходе операционного усилителя 1 имеют различный дрейф в диапазоне температур. Это приводит к некоторому изменению длительности .формируемых полупериодов выходного напряжения и, следовательно, к некоторому изменению частоты Спримерно на 1°С). Для уменьшения этого эффекта,служит ограничитель Си эмиттерный повторитель 2, в котором выходное напряжение операционного усилителя t несколько ограничивается по уровню и через эмиттерный повторитель поступает как на .выход генератора, так и в цепи отрицательной и положительной обратной связи 3 и i Ограничитель 2 может быть выполнен, например, на резисторе и двуханодном стабилитроне. Выход ограничителя (и эмиттерного повторителя) 2 подключен также к входам коммутационного напряжейия ключей 5 и 6, пр чем эти ключи являются разнополяр-, ными, т.е.если включение, например, ключа 5 производится положительным потенциалом, то клоч 6 этим же потенциалом закрыт, а в следующий полупериод происходит включение ключа отрицательным потенциалом, а ключ 5 при этом закрыт. Аналоговые входы ключей Б и 6 подсоединены к нулевой шине питания, поэтому при включении какого-либо ключа происходит шунти|рование выхода соответствующей развязывающей, цепи. Например, при вклю чении ключа 5 происходит подсоединение к общей шине развязывающей цепи 7 которая может быть выполнена на резисторе, и первого входа блока сравнения 9 который может быть выпо нен в виде дифференциального усилите ля, а при включении ключа 6 - шунтирование развязывающей цеПи 8 и второ го входа блока сравнения 9. Поэтому, напряжение управления с выхода источ ника управляющего сигнала 11, поступ 1ющее через развязывающие цепи 7 и 8 на входы блока сравнения 9 например положительной полярности, прорезаетс до нулевого потенциала поочередно ключами 5 и 6 с чacтoтJpй, гене ируе.мой генератором на операционном ycил теле 1, и со сдвигом по фазе в ISO. Выходное напряжение блока сравнения при положительном напряжении источт ника управляющего.сигнала 11 предста ляет собой импульсное напряжение, синфазное с импульсным напряжением генератора на операционном усилителе 1. При изменении полярности управляющего напряжениях переходом его через нулевое значение выходное (импульсное напряжение блока сравне1l8. ния 9 уменьшается , становится; равным нулю при нулевом управляющем напряжении и увеличивается;при его увеличении в отрицательную область напряжений. В момент перехода управляющего напряжения через нуль происходит изменение фазы выходного импульсного напряжения блока сравнения на 180-. Это импульсное напряжение поступает на вход разделительного каскада 10, который предназнаЧен для развязки сравнительно низкого выходного сопротивления блока сравнения 9 от низкоомного резистивного делителя, образующего цепь положительной обратной связи k, т.е. для предотвращения шунтирования импульсного напряжения положительной обратной связи, развиваемого на неинвертирующем входе .операционного усилителя 1 о Развязка обеспечивается с пс лощью генератора тока 12. Кроме того, для предотвращения влияния дрейфа по постоянному току на величину порогового напряжения, сформированного на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 и, следовательно, для предотвращения температурной зависимости генерируемой частоты выход генератора тока 12 подсоединен к отводу цепи положительной обратной связи 4 через конденсатор 13. Для обеспечения хорошей развязки делитель, состоящий из резисторов 1б и 17 ДОл-. жен быть достаточно низкоомным и, в .свою очередь, должен быть низкоомным выход ограничителя (и эмиттерного повторителя) 2. Выходное напряжение блока сравнения 9 создает на резистивном делителе цепи положительной обратной связи k импульсное падение напряжения. Это напряжение в зависимости от полярности входного управляющего напряжения суммируется (или вычитается), с напряжением, поступающим с выхода ограничителя (и эмиттерного повторителя) 2, увеличивая или уменьшая значение порогового напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 и, следовательно, уменьшая или увеличивая частоту генерируемого сигнала. При этом, на стабильность генерируемой частоты не оказывает никакого влияния температурный дрейф выходного потенциала блока сравнения 9 и разделительного каскада 10 в силу их полной раз-.

вязки по постоянному току. Стабильность генерируемой частоты зависит от стабильности коэффициента передачи по переменному току последовательно соединенных блоков сравнения 9 и генератора тока 12.

Линейность перестройки частоты генератора от управляющего напряжения в области Нулевых потенциалов целиком определяется динамическим раствором блока сравнения 9 и разделительного каскада 1C.

Таким образом, генератор, управляемый напряжением, представляет собой систему из высокостабильного импульсного генератора и преобразователя постоянного напряжения управления в импульсное напряжение, с последукнцим суммированием этого импульсного напряжения с напряжение

положительной обратной связи генератора, причем преобразование постоянного напряжения управления в

Импульсное осуществляется с частотой, генерируемой генератором.

ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащий операционный усилительi цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый ключ и источник управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности частоты выходного сигнала, цепь положительной и цепь отрицательной обpa.tнoй связи вклочены между выходом HVA-S JM соответственно неинвертирующим и инЯ вертирующйм входами операционного усилителя через введенный ограничи- I гель, выход источника управляющего сигнала.соединен с входами блока сравнения через соответствую1цие введенные развязывающие цепи, вход и выход первого клихча соединены соответственно с выходом ограничителя и первым входом блока сравнения, между выходом ограничителя и вторым входом блока сравнения введен второй ключ, между выходом блока сравнения и и неинвертирующим входом операционного усилителя введен разделительный каскад, при.этом вторые входы пер%i вого и второго ключей соединены с общей шиной, а выход ограничителя является выходом генератора управля.мого напряжением.