УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1995 года по МПК H03K4/48 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических установках, в частности, в качестве модулирующего устройства фазовращателей, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авторском свидетельстве N 470066.

Известный управляемый генератор пилообразного напряжения содержит накопительный конденсатор, соединенный с выходом управляемого токостабилизирующего двухполюсника и выходом разрядного ключа, блоки управления амплитудой и крутизной пилообразного напряжения, состоящие из последовательно включенных преобразователя код-аналог и реверсивного счетчика, а также устройство сравнения, выход которого соединен с входом разрядного ключа, а входы соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика блока управления амплитудой пилообразного напряжения и накопительным конденсатором.

Недостатком генератора пилообразного напряжения является то, что он не обеспечивает получения периодически изменяющейся в автоколебательном режиме по квадратичному закону частоты пилообразного напряжения.

Генераторы пилообразного напряжения с изменяющей по квадратичному закону частотой находят свое применение в устройствах, использующихся для контроля систем автоматического сопровождения по скорости. Устройство состоит из генератора пилообразного напряжения и лампы бегущей волны (ЛБВ). При подаче пилообразного напряжения на управляющий электрод ЛБВ частота выходного СВЧ-сигнала смещается на постоянную величину относительно частоты входного СВЧ-сигнала, причем величина частотного смещения зависит от величины наклона пилообразного напряжения. Для проверки систем автосопровождения формируют имитационный сигнал с изменяющейся частотой, причем часто используется квадратичный закон изменения частоты СВЧ-сигнала, для чего требуется формирование пилообразного напряжения с частотой повторения, изменяющейся по квадратичному закону.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства путем получения периодически изменяющейся в автоколебательном режиме по квадратичному закону частоты пилообразного напряжения со строго фиксированными периодом и скоростью перестройки.

Поставленная цель достигается тем, в управляемый генератор пилообразного напряжения, содержащий накопительный конденсатор, соединенный с выходом управляемого токостабилизирующего двухполюсника и выходом разрядного ключа, блоки управления амплитудой и крутизной пилообразного напряжения, состоящие из последовательно включенных преобразователя "код-аналог" и реверсивного счетчика, а также устройство сравнения, выход которого соединен с входом разрядного ключа, а входы соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика блока управления амплитудой пилообразного напряжения и накопительным конденсатором, введены генераторы управляемой частоты, элемент задержки и генератор линейноизменяющегося напряжения, причем выходы первого и второго генераторов управляемой частоты соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами блока управления крутизной пилообразного напряжения, дополнительный выход которого соединен через элемент задержки с входом сброса блока управления крутизной пилообразного напряжения и непосредственно с входом сброса генератора линейноизменяющегося напряжения, выход которого соединен с входами первого и второго генераторов управляемой частоты.

Структурная электрическая схема управляемого генератора пилообразного напряжения приведена на фиг.1, диаграммы, поясняющие его работу на фиг.2.

Генератор содержит блок 1 управления крутизной пилообразного напряжения, состоящий из реверсивного счетчика 2 и преобразователя 3 код-аналог, управляемый токостабилизирующий двухполюсник 4, накопительный конденсатор 5, блок 6 управления амплитудой пилообразного напряжения, разрядный ключ 7, устройство 8 сравнения, генератор 9 линейноизменяющегося напряжения, генераторы 10 и 11 управляемой частоты, элемент 12 задержки, причем накопительный конденсатор 5 соединен с выходом управляемого токостабилизирующего двухполюсника 4 и выходом разрядного ключа 7, блок 6 управления амплитудой пилообразного напряжения также состоит из последовательно включенных преобразователя код-аналог и реверсивного счетчика, выход устройства сравнения соединен с входом разрядного ключа 7, а входы соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика 2 блока 6 управления амплитудой пилообразного напряжения и накопительным конденсатором 5. Выходы первого и второго генераторов 10 и 11 управляемой частоты соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика блока 1 управления крутизной пилообразного напряжения, дополнительный выход которого соединен через элемент 12 задержки с собственным входом сброса, и непосредственно со входом сброса генератора 9 линейноизменяющегося напряжения, выход которого соединен со входами первого и второго генераторов 10 и 11 управляемой частоты.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии с генератора 9, формирующего период перестройки, снимается постоянное напряжение. При этом с генераторов 10, 11 управляемой частоты снимаются одинаковые начальные частоты. Реверсивный счетчик 2 обнулен, и с выхода преобразователя 3 снимается напряжение, равное нулю. Формирование пилообразного напряжения не происходит.

Работа устройства начинается с момента формирования линейноизменяющегося напряжения генератором 9 (фиг.2а).

U К₁Т_п где Т_п период перестройки генератора,
К₁ коэффициент пропорциональности.

Выходное напряжение генератора 9 управляет частотой выходных импульсов генераторов 10, 11 с частотами соответственно F₁ и F₂, равными (фиг.2б, в).

F₁ F_o + K₂U F_o + KТ_п;
F₂ F_o K₂U F_o КТ_п, где К₂, К К₁, К₂ коэффициенты пропорциональности.

При этом число импульсов N₁, N₂, поступающих на суммирующий и вычитывающий входы реверсивного счетчика 2 равны
N₁= F_oT_п+
N₂= F_oT_п+
Общее число импульсов, зарегистрированных реверсивным счетчиком 2 до прихода стробового сигнала, равно
N N₁ N₂ КТ²_п.

Квадратичный код, зарегистрированный реверсивным счетчиком 2, преобразуется преобразователем 3 в управляющее напряжение (фиг.2г), поступающее на управляемый токостабилизирующий двухполюсник 4, через который происходит заряд конденсатора 5. При достижении напряжением на конденсаторе величины опорного напряжения, снимаемого с блока 6, устройство 8 вырабатывает импульс, поступающий на разрядный ключ 7, который формирует обратный ход пилообразного напряжения. Так как длительность Т_п значительно больше постоянной времени зарядной цепи конденсатора, то за время действия управляющего напряжения, изменяющегося по квадратичному закону, формируется целый ряд пилообразных напряжений, частота следования которых определяется также квадратичным законом.

При полном заполнении реверсивного счетчика 2 с выхода его снимается импульс переполнения (фиг. 2г), который поступает на вход генератора 9 (сигнал на выходе фиг.2е), возвращая его в исходное состояние, и через элемент 12 задержки поступает на сброс реверсивного счетчик 2. Далее процесс формирования повторяется.

Описанный управляемый генератор пилообразного напряжения позволяет благодаря введению интегратора, первого и второго управляемого генератора получить замкнутую систему, формирующую пилообразное напряжение, частота которого перестраивается в определенном диапазоне по квадратичному закону. Причем процесс формирования непрерывно повторяется при строгом сохранении дискретности и периода перестройки.

Благодаря использованию двух управляемых генераторов с ненулевой начальной частотой, обеспечиваются высокая стабильность и линейность передаточной характеристики напряжение-частота, поскольку в исходном состоянии частоты генераторов равны, и работа происходит на коротком участке модуляционной характеристики генераторов, выходное напряжение интегратора также меняется в сравнительно узком диапазоне. Поэтому интегратор и генераторы могут быть выполнены по простым схемам, без применения специальных мер стабилизации и линеаризации.

Предлагаемое устройство легко выполняется на современной элементной базе. Использование таких микросхем как 594ПА-преобразователь 12 разрядный код-напряжение; 133ИЕ7 4-х-разрядный реверсивный счетчик с выходом переполнения и обнуляющим входом; 521СА1(521СА2) компаратор, используемый в качестве схемы сравнения; 544Д1А операционный усилитель, используемый для построения интегратора и управляемых генераторов, позволяет выполнить устройство имеющее малый объем, широкий рабочий температурный диапазон, высокую стабильность перестройки Т_п и формирования нижней и верхней частот.

Период перестройки может быть легко изменен путем изменения постоянного интегрируемого напряжения интегратора.

УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт. св. N 470066, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности получения выходного сигнала, частота которого периодически изменяется по квадратичному закону, в него введены генераторы управляемой частоты, элемент задержки и генератор линейно изменяющегося напряжения, причем выходы первого и второго генераторов управляемой частоты соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами блока управления крутизной пилообразного напряжения, дополнительный выход которого соединен через элемент задержки с входом сброса блока управления крутизной пилообразного напряжения и непосредственно с входом сброса генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с входами первого и второго генераторов управляемой частоты.