Перестраиваемый RC-генератор Советский патент 1984 года по МПК H03B5/26 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано при создании задаю щих генераторов и датчиков-преобразователей сигнала для генерирования электрических колебаний синусоидальной формы. Известен перестраиваемый FiC-генератор, содержащий широкополосный уси литель с мостом Вина в цепи положительной обратной связи, при этом в мост Вина включен диодньй ключевой блок, а также последовательно соединенные источник управляющих импульсов с регулируемой скважностью и инвертор, выходы которого через разделительные диоды подключены к соответствующим управляющим входам дио ного ключевого блока С11. Однако данньш перестраиваемый Й.С-генератор имеет большой коэффициент нелинейных искажений. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является перестра иваемый RC -генератор, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включена цепь частотно-независимой отрицательной обратной связи, а между выходом и неинвертирующим вхо дом - цепь частотно-зависимой положительной обратной связи с мостом Вина, который содержит первый и второй коммутируемые резисторы, параллельно которым включены соответственно первый и второй управляемые ключи, управляющие входы которы объединены, а также источник управляющих импульсов с регулируемой скв ностью, разделительный диод и делитель напряжения, вход которого подключен к выходу операционного усили теля, а также дополнительные операционные усилитель, разделительный диод и два делителя напряжения ;;21. В известном перестраиваемом RC-генераторе электронная перестрой ка частоты осуществляется изменение скважности импульсов, коммутирующих частотно-задающие резисторы моста Вина с помощью ключей на полевых или биполярных транзисторах, причем частота коммутации выбирается боль щей частоты генерируемых колебаний Однако известный RC-генератор имеет значительные нелинейные искаже шя в 1ходного синусоидального сигнала, вызванные молуляцией сопротивления открытого ключа генери- уемым синусоидальным сигналом. Цель изобретения - уменьшение козффициента нелинейных искажений. Цель достигается тем, что в перестраиваемом R.C -генераторе, содержащем операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включена цепь частотно-независимой отрицательной обратной связи, а между выходом и неинвертирующим входом - цепь частотно-зависимой положительной обратной связи с мостом Вина, который содержит первый и второй коммутируемые резисторы, параллельно которым включены соответственно первый и второй управляемые ключи, управляющие входы которых объединены, а также источник управляющих импульсов с регулируемой скважностью, разделительный диод и делитель напряжения, вход которого подключен к выходу операционного усилителя, выход делителя напряжения подключен к объединенным управляющим входам первого и второго управляемых ключей и через разделительный диод к выходу источника управляющих импульсов с регулируемой скважностью, а к выходу операционного усилителя подключен вход введенного выходного фильтра нижних частот. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого перестраиваемого КС-генератора. Перестраиваемый RC-генератор содержит операционный усилитель 1, цепь 2 частотно-независимой отрицательной обратной связи, цепь 3 частотно-зависимой положительной об.ратной связи с мостом Вина 4, первый и второй управляемые ключи 5 и 6, источник 7 управляющих импульсов с регулируемой скважностью, разделительный диод 8, делитель 9 напряжения и фильтр 10 нижних частот, при этом мост Вина 4 состоит из первого и второго конденсаторов 11 и 12, первого и второго резисторов 13 и 14 и первого и второго коммутируемых резисторов 15 и 16, а делитель 9 напряжения состоит из резисторов 17 и 18. Перестраиваемый RC-генератор работает следующим образом. Частота генерируемых колебаний определяется параметрами элементов моста Вина 4.

1107252

В рабочем режиме сре.дняя частота f генерируемых синусоидальных колоба-. НИИ определяется выражением

RpflRq

1

Ik)| (1

э RO- (RO+RI

25ГС

условии, когда С С, Ci2 ;

лъ Ч J IS лб , емкости первого и второго конденсаторов 11 и 12;

К, ,R - сопротивления первого и второго резисторов 13 и 14;

/)5 сопротивления первого и второго коммутируемых резисторов 15 и 16; -t. - длительность импульса

источника 7;

Т - период следования импульсов источника 7, ри этом должно выполняться сошение

+ R-15 - ii3

(2)

R

+ R

-W

/16

a частота импульсов источника 7, коммутирующего первый и второй управляемые ключи 5 и 6, должна выбираться много большей частоты -Г генерируемого синусоидального сигнала.

Для уменьшения нелинейных искажений, вызванных модуляцией активного сопротивления открыт1)1Х первого и второго управляемых ключей 5 и 6, выполненных на полевых транзисторах, генерируемым синусоидальным сигналом из-за плавания потенциала истоков полевых транзисторов, подключенных к непнвертирующему входу операционного усилителя 1, на затворы полевых транзисторов первого и второго управляемых ключей 5 и 6 подается напряжение генерируемого синусоидального сигнала, по величине и фазе совпадающее с напряжением на их истоках. Для этого затворы полевых транзисторов первого и второго управляемых ключей 5 и 6, являющиеся управляющими входами, объединены и подключены к выходу операционного усилителя 1 через делите.пь 9 напряжения, коэф(1п1циент передачи которого должен быть близок к коэффициенту передачи моста Вина 4 на резонансной частоте

(3)

Cyig R дз

+ 1

R

Разделительный диод 8 обеспечивает режим работы первого и второго управляемых ключей 5 и 6, При поступлении от источника 7 управляющего импульса положительной полярности разделительный диод 8 закрывается, и напряжение на затворах полевых транзисторов первого и второго управляемых.ключей 5 и 6 задается делителем 9 напряжения, обес- печивающим равенство этого напряжения напряжению на истоках полевых транзисторов (открытое состояние первого и второго управляемых ключей 5 и 6). При поступлении от источника 7 управляющего импульса отрицательной полярности разделительный диод 8 открывается, и напряжение на затворах полевых транзисторов первого и второго управляемых ключей 5 и 6 определяется суммой напряжений на источнике 7 и делителя 9 напряжения, которая должна быть больше Напряжения отсечки полевых транзисторов (закрытое состояние первого и второго

управляемьк ключей 5 и 6),

Фильтр 10 нижних частот, подключенный к выходу операционного усили-. теля 1, устраняет высокочастотные составляющие в генерируемом синусоидальном сигнале, обусловленные коммутацией первого и второго управляемых ключей 5 и 6.

Технико-экономический эффект за ключается в том, что благодаря устранению модуляции сопротивлений открытых управляемых ключей, вьтолненных на полевых транзисторах, удается снизить коэффициент нелинейных иска5 жений в перестраиваемом 5iC.-генераторе до величины (0,08-0,12)% в диапазоне генерируемых частот 35-65 Гц при частоте коммутирующих управляющих импульсов 10 кГц. 0

Это позволит существенно повысить качество настройки частотных устройств автоматики и релейной защиты энергосистем. Ориентировочный расчет показывает, что годовой экономический эффект от внедрения разрабатываемого генератора составляет 113 руб, на одно изделие.

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ С-ГЕНЕРАТОР, содержащий операционный усилитель, мелщу выходом и инвертирующим входом которого включена цепь частотно-независимой отрицательной обратной связи, а между выходом и неинвертирующим входом - цепь частотно-зависимой полох ительной обратной связи с мостом Вина, который содержит первый и второй коммутируемые резисторы, параллельно которым включены соответственно первый и второй управляемые ключи, управляющие входы которых объединены, а также источник управляющих импульсов с регулируемой скважностью, разделительный диод и делитель напряжения, вход которого подключен к выходу операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента нелинейных искажений, выход делителя напряжения подключен к объединенньм управляющим :входам перб вого и второго yпpaвляe.ыx ключей и через разделительный диод к выходу источника управляющих импульсов с регулируемой скважностью, а к выходу операционного усилителя подключен вход введенного выходного фильтра нижних частот.