Многофазный генератор низкочастотных синусоидальных колебаний Советский патент 1985 года по МПК H03B27/00 

Изобретение относится к радиотех нике, а именно к стабильным генераторам низкочастотных синусоидалдзньпс колебаний, и может быть использовано в устройствах, где применяются источники стабильного переменного напряжйия, в калибраторах переменных напряжений, в измерительных генераторах. Наличие дополнительных выходов синусоидальн о напряжения со сдвигом по фазе позволяет значительн удростить разработку различных ради технических устройств, в частности измерителей нелинейных искажений. Известен многофазньй генератор низкочастотных синусоидальных колебаний, содержащий последовательно соединенные первый и второй интегри рующие усилители и суммирующий усилитель, «выход которого подключен к входу первого интегрирующего усилителя, источник опорного напряжения, выход которого подключен к опорному входу многофазного выпрямителя, выход которого через последовательно соединенные регулируемьш делитель напряжения и инвертирующий усилитель подключен к второму входу сумм рующего усилителя, а также дополнительный инвертирующий усилитель, вход которого подключен к выходу первого интегрируюр;его усилителя, а выход - к третьему входу суммирукяце го усилителя и к другому входу регулируемого делителя напряжения, пр этом выходы первого и второго инте рирующих усилителей, суммирующего усилителя и дополнительного инверти .рующего усилителя подключены к соответствую1цим сигнальным входам мно гофазного выпрямителя Cl3. Однако данный многофазный генера тор низкочастотных синусоидальных колебаний обеспечивает недостаточно высокую стабильность выходного напряжения. Наиболее близким техническим решением к предложенному является многофазный генератор низкочастотных синусоидальных колебаний, содер жащий последовательно соединенные первьй и второй интегрирующие усилители и суммирующий усилитель-инве тор, выход которого подключен к вхо ду первого интегрируня его усилителя источник опорного напряжения, выход которого подключен к опорному входу, |многофазного выпрямителя, выход ко- торого подключен к другому входу суммируюр его усилителя-инвертора, а также первый и второй суммирунядие усилители, выходы которых подключены к первому и второму сигнальным входам многофазного вьшрямителя, третий сигнальный вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя-инвертора, при этом выход первого интегрирующего усилителя подключен к четвертому сигнальному входу мно- гофазного выпрямителя и к первым входам первого и второго суммирунлдих усилителей, второй вход первого сумми укядего усилителя подключен к выходу второго интегрирующего усилителя, а второй вход второго суммирующего усилителя подключен к выходу суммируиицего усилителя-инвертора, а также блок слежения за фазовым сдвигом, первый вход которого под- ключен к выходу, суммирующего усилителя-инвертора, а второй вход и выход - соответственно к выходу и второму входу первогЪ интегрирующего усилителя C2l. Применение в данном многофазном генераторе низкочастотных синусоидальных колебаний двух дополнительных суммирующих усилителей позволило дополнительно уменьшить пульсацию выпрямленного напряжения и, следовательно, увеличить стабильность амплитуды при минимуме дополнительных спектральных составлякяцих. По сравнению с другими известными генераторами прототип обеспечивает уменьшенный уровень нелинейных искажений и увеличенную стабильность выходного напряжения. Однако достигнутый уровень этих.параметров не позволяет без применения дополнительных селективных устройств использовать указанньй генератор для проверки аппаратуры класса Hj - F.J . о Применение же дополнительных устройств, как правило с ручным управлением и не обеспечивающих стабильность уровня выходного сигнала, требует дополнительных регулирово.чных операций и резко увеличивает трудоемкость измеренийс Это же недопустимо в связи с резким ростом объемов выпуска аппаратуры этого класса. Цель изобретения - повьшгение стабильности амплитуды, уменьшение нелинейных искажений и расширение частотного диапазона вьсходных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в многофазньм генератор низкочастотных синусоидальньгх колебаний, содержащий последовательно соединенные первый и второй интегри- ;рующие усилители и cyм иpyющий усилитель-инвертор, . выход которого подключен к входу первого интегрирующего усилителя, источник опорного напряжения, выход которого подключен к опорному входу многофазного вьтрямителя, выход которого подключен к. Другому входу суммирукщего усилителя-инвертора, а также первый и вто рой суммирукяцие усилители, выходы которьк подключены к первому и второму сигнальным входам многофазного выпрямителя , третий сигнальный вход которого подключен к выходу суммирукщего усилителя-инвертора, при это выход первого интегрирующего усили- теля подключен к четвертому сигнальному входу многофазного выпрямителя и к первым входам первого и второго Суммирующих усилителей, второй вход первого суммирующего усилителя подключен к выходу второго интегрирующего усилителя, введены третий, четвертый, пятый и шестой суммирующие усилители, выходы которых подключены соответственно к пятому, щестому, седьмому и восьмому сигналь ным входам многофазного вьшрямите- ля, при этом выход второго интегри- pyrajiero усилителя подключен к, первому входу третьего суммирующего усилителя, вто5)ой вход которого и второй вход второго суммирующего усилителя подключены к выходу первого суммирующего усилителя, первые входы четвертого и пятого суммирующих усилителей подключены к выходу первого интегрирующего усилителя, второй вход четвертого суммирующе. го усилителя и первый вход щестого . суммирующего усилителя подключены к выходу суммируннцего усилителя-инвер .тора, а выход четвертого суммирующего усилителя подключен к вторым входам пятого и шестого су 1мирукщих усилителей. На чертеже представлена структур ная электрическая схема многофазног генератора низкочастотных синусоидальных колебаний. Многофазный генератор низкочастотных синусоидальных колебаний со114 держит первый и второй интегрирующие усилители 1 и 2, суммирующий усилитель-инвертор 3, многофазный вьшрямитель 4, источник 5 опорного напряжения, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой суммирующие усилители 6-11. Многофазньй генератор низкочастотных синусоидальных колебаний работает следующим образом. Каждый из двух интегрирующих усилителей 1 и 2 обеспечивает сдвиг по фазе 90, ч.то вместе с суммиругоЩИМ усилителем-инвертором 3, именщиьк фазовый сдвиг 180° и соединенным пбследовательНо с ними, обеспечивает алгебраическую сумму фазовых сдвигов, равной О или целому кратному 360. Стабилизация колебаний многофазного генератора низкочастотных синусоидальных колебаний на определенном уровне осуществляется с помощью устройства автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящего из многофазного выпрямители 4, источник ка 5 опорного напряжения и шести суммирукщих усилителей 6-11. Основным Источником вносимых нелинейных искажений в рабочем диапазоне частот, нестабильности и недостаточно высокой скорости установления выходных колебаний генератора низкочастотных синусоидальных колебаний является устройство автоматической регулировки усиления. В предлагаемом многофазном генераторе низкочастотных синусоидаль- ных колебаний влияние цепи мвтоматической регулировки усиления сведено к минимуму благодаря тому, что в многофа зном выпрямителе 4 осуществляется восьмифазное вьтрямление синусоидального напряжения положительного полупериода выходного напряжения многофазного генератора низкочастотных синусоидальных колебаний. Полученное восьмифазное напряжение складывается с таким же напряжением, полученным за время прохождения отрицательного полупериода выходного напряжения многофазного генератора низкочастотнвк синусоидальных колебаний. Таким образом, за время одного периода выходных колебаний многофазногр генератора низкочастотных синусоидальных колебаний в устройстве АРУ ос1пцейтвляется шестнадцатифазное выгфямление синусоидального сигнала и сравнение егй с напряжением источника 5 опорного напряжения. Действительно, на выходе каждого из четырех (дополнительных) суммирующих усилителей 8-11 при подаче на их входы напряжений со сдвигом по фазе f получаем результирующие напряжения, экстремальные знанения которых сдвинуты по фазе на

- по отношению к каждому из выход8

ных напряжений. Уравняв эти выходные напряжения по амплитуде и выпрямив в многофазном выпрямителе 4, сводим к необходимому минимуму влияние огибакицей ( 0,3%) на работу регулирующего элемента, благодаря чему в значительной мере расширяетс рабочий диапазон частот в сторону низких частот, уменьшаются собственные нелинейные искажения, увеличивается быстродействие и стабильност генератора низкочастотных синусоидальных колебаний.

Технико-экономический эффект закключается в расширении диапазона генерируемых частот, повьшении стабильности амплитуды более чем в

10 раз и уменьшении собственных ; нелинейных искажений более чем в 5 раз по сравнению с известными генераторами (например, ГЗ-118). Современный уровень развития электроакустической и усилительной.аппаратуры требует создания генераторов с уровнем искажений менее 0,002% во всем диапазоне частот (5 Гц - 100 кГц). Применение известных генераторов

для Этих целей требует дополнительной фильтрации выходного напряжения дорогостоящими и сложными перестраевае- мымн по частоте селективными цепями. Предлагаемое техническое решение

позволяет обеспечить необходимьй уровень искажений и стабильность выходного напряжения за счет применения простейших узлов, не содержащих перестраиваемых по частоте элементов Это в свою очередь позволяет резко уменьшить трудоемкость измерительных операций.

МНОГОФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР НИЗКОЧАСТОТНЫХ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий последовательно соединенные первый и второй интегрирующие усилители и суммирующий усилитель-инвертор, выход которого подключен к входу первого интегрирующего усилителя, источник опорного напряжения, выход которого подключен к опорному входу многофазного выпрямителя, выход которого подключен к другому входу суммирующего усилителя-инвертора, а также первый и второй суммиpyюг иe усилители, выходы которьк подключены к первому и второму сигнальным входам многофазного вьтрямителя, третий сигнальньш вход которого подключен к выходу суммирукщего усилителя-инвертора, при этом выход первого интегрирукщего усилителя подключен к четвертому сигнальному входу многофазного выпрямителя и к первым входам первого и второго суммирующих ус шителей, второй вход первого суммирующего усилителя подключен к вьйсоду второго интегрирующего усилителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью повышения стабильности амплитуды, уменьшения нелинейных искажений и расширения частотного диапазона выходных сигналов, введены третий, четвертый, пятый и шестой суммирукщие усилители, выходы которых подключены соответственно к пятому, шестому, седьмому и восьмому сигнальным входам многофазного вьтрямителя, при этом выход второго интегрирующего усилителя под(Л ключен к первому входу третьего суммирующего усилителя, второй вход которого и второй вход второго суммирующего усилителя подключены, к выходу первого суммирующего усилителя, первые входы четвертого и пятого суммирующих усилителей подключены к выходу первого интегрирующего усилителя, второй вход четвертоСП сд го cy миpyющeгo усилителя и первый вход шестого суммирующего усилителя а подключены к выходу суммирующего, усилителя-инвертора, а выход четвер того суммирующего усилителя подключен к вторым входам пятого и шестого суммирукяцих усилителей.