Генератор напряжения шума Советский патент 1985 года по МПК H03B29/00 

t Изобретение относится к радиотехнике и радиоизмерительной технике и может использоваться в устройствах для получения непери дических колебаний. Известен генератор напряжения шума, содержащий последовательно соединенные инвер тирующий сумматор и операционный усилител в цепь обратной связи которого включен амплитудный ограничитель, при этом выход операционного усилителя подключен к первом входу инвертирующего сумматора и через последовательно соединенные электронный переключатель, интегратор и функциональный преобразователь - к второму входу И1шертирующего сумматора, выход которого нодкдю чен к выходу операционного усилителя, при этом управляющие входы электронного переключателя и запоминающего блока подклю чены к выходу генератора управляющих им-пульсов 1. Однако генератор напряжения шума имеет узкую шумовую полосу. . Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор напряжения шума, содержащий последовательно соединенные инвертирующий сумматор, операционный усилитель и интегратор, при этом выход операционного усилителя и выход интегратора подключены соответственно к первому и второму входам инвертирующего сумматора, а также формирователь импульсов, компаратор, регулируемый источник напряжения и электронный переключатель, при этом выход операционного усилителя подключен также к входу компаратора, к размыкающему контакту электронного переключателя и к одному выходу регулируемого источника напряжения, а выход интегратора подключен также к входу запоминающего блока, управляющий вход которого и управляющий вход электронного переключателя подключены к выходам формирователя импульсов 2. Однако известный генератор напряжения шума имеет узкую щумовую полосу. Цель изобретения - расширение шумовой тюлосы. Поставленная цель достигается тем, что в генератор напряжения шума, содержащий последовательно соединенные инвертирующий сумматор, операционный усилитель и интегра тор, при этом выход операционного усилител и выход интегратора подключены .соответственно к первому и второму входам инверти рующего сумматора, а также формирователь импульсов, компаратор, регулируемый источник напряжения и электронный переключател при этом выход операционного усилителя 5 подключен также к входу компаратора, к размыкающему контакту электронного переключателя и к одному выходу регулируемого источника напряжогия, введен элемент И, один вход которого подключен к выходу . компаратора, другой вход - к выходу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход элемента И подключен к управляющему входу электронного переключателя, замыкаюнхий контакт которого подключен к другому выходу регулируемого источника напряжения, а переключающий контакт через введенный конденсатор подключен к входу операционного усилителя, при этом инвертирующий сумматор выполнен с регулируемым коэффициентом веса по первому входу. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного генератора напряжения шума; на фиг. 2 - диаграмма точечного преобразования. Генератор напряжения шума содержит инвертирующий сумматор 1, операционный усилитель 2. интегратор 3, формирователь 4 импульсов, компаратор 5, элемент И 6, регулируемый источник 7 напряжения, электронный переключатель 8 и конденсатор 9. Генератор напряжения шума работает следующим образом. Пусть в начальный момент (после включения 11И;ания на генератор) колебания малы и в колебательном звене, образованном инвертирующим сумматором 1, интегратором, содержащим операционный усилитель 2, и конденсатор 9, и интегратором 3, под действием положительной обратной связи возникают нарастающие колебания. Нарастание колебаний обусловлено действием положительной обратной связи на первый вход инвертирующего сумматора 1. В это время на выходе формирователя 4 импульсов в каждый момент, когда нарастающие колебания проходят через ноль в положительном направлении, формируется корюткий импульс. Этот импульс поступает на один из входов элемента И 6. На второй вход этого элемента И 6 поступает запирающее напряжение с выхода компаратора 5. Как только напряжение на выходе операционного усилителя 2 достигает порога срабатывания компаратора 5 (он выбирается в области отрицательных напряжений) на его выходе появляется высокий потенциал, отпирающий элемент И 6. Импульс с выхода формирователя 4 проходит через элемент И 6 и, воздействуя на управляющий вход электронного переключателя 8, переключает его. В результате чего между выходом и входом orrepauHOHHoro усилителя 2 оказываются вклю ченными регулируемый источник 7 иаг1)яжения и конденсатор 9. Напряжение на выходе операционного усилителя 3 мгновенно (со скоростью, ограниченной лишь его быстродействием) изменяется на величину напряжения регулируемого источника 7 (уменьшается но модулю). В результате этого напряжение на выходе операционного усилителя 2 становится меньше напряжения срабатывания компаратора 5. Элемент И 6 закрывается и коле бания снова начинают нарастать. При нараста1ши колебаний в следующий раз амплитуда их на выходе операцион)(ого усилителя 2 сно ва достигает порога срабатывания компаратора 5. Открывается элемент И 6 и пропускает очередной импульс с выхода формирователя 4 на управляющий вход электронного переключателя 8. Происходит очередное его переключение. Напряжение на выходе операци онного усилителя 2 снова уменьшается на величину напряжения регулируемого источ ника 7 и все процессы повторяются. Но так как к моменту очередного переключения электронного переключателя 8 напряжение на выходе операционного усилителя 2 доститгает разных значе шй, зависящих от предыдущего значения, то в очередной раз амплитуда колебаний принимает случайное значение из области допустимых. В результате на . выходе интегратора 3 амплитуда колебаний изменяется случайным образом. Спектр колебаний в основном сосредоточен в окрестности частоты, определяемой сопротивлениями R и конденсаторами С интеграторов, т. е. сосредоточен вблизи частоты о 2J7RC Ширила спектра колебаний зависит от значения глубины положительной обратной связи определяемой коэффициентом веса по первому входу инвертирующего сумматора 1 и значением напряжения регулируемого источника 7. Регулируя коэффициент веса по первому входу инвертирующего сумматора 1 и напряжение регулируемого источника 7, можно изменять шумовую полосу генерируемых колеб ний. Случайный характер изменения амплитудь колебаний очень просто объяснить, если найти зависимость между амплитудой в i -и и i+1 моменты времени включения электронного переключателя 8. Несложно показать, ,что для момента срабатывания компаратора 5 754 колсбаЕШя в колебательном звене описываются дифференциальным уравнением X О) где X, X, X - напряжения, соответственно, на выходе инвертирующего сумматора 1, операциогшого усилителя 2 и интегратора 3. Решение этого уравнения имеет вид ( ), где XQ, fj,- начальные значения амплитуды и фазы колебаний на выходе операционного усилителя 2, ,. Если рассмотреть только те значения х, которые соответствуют моментам времени, когда функщ1я Sin достигает максимального значения, то пол)п1им А . ( t;) х I -(1) Причем связь i-ro значения амплитуды и i + 1-го дается соотношением tff-ф X. х t .К. -iKp 1 1 В момент срабатывания компаратора 5 и переключения электронного переключателя 8 происходит уменьшение амплитуды колебаний на выходе операционного усилителя 2 на значение напряжения регулируемого источника 7. В результате каждое последующее и предыдущие значения связаны соотношением (X. -а)К, , iti где а - значение напряжения регулируемого источника 7. Уравнения (2) и (3) связывают значения Xj а и (,соответственно, при х- iid и х- с( . Если построить в координатах X. и Xj эти зависимости, то они должны быть изображены в виде двух линий А и В (фиг. 2). Теперь означениях х. их-,, 1 t1 + 1 можно судить по этим линиям, используя метод точечных отображений. Предположим, что в начальный момент амплитуда колебаний имеет значение х (фиг. 2). Через время , X принимает значение х К, , в соответствии с (2) и далее х, х.,.. .,. В некоторый момент времени амплитуда напряжения принимает значение х., . При этом срабатывает компаратор 5, так как порог его срабатывания выбран равным Ь . Следующее значение х необходимо находить уже из уравнения (3). При точечном отображении предыдущему значению х. соответствует х g и так далее. В результате последовательного применения точечного

отображения дальше видно, что все эначения X не выходят за пределы квадрата, обведенного толстой линией. Видно также,, что в пределах этого квадрата значения х никогда не повторяются, т. е. носят случайный характер. Изменяя наклоны линий, соответствующих уравнениям (2) и (3), т. е. изменяя коэффициент веса по первому входу инвертирующего сумматора 1 и регулируя напряжение регулируемого источника 7, можно увеличивать или уменьшать размеры квадрата, т.е. изменять дисперсию отклонений амплитуды и варьировать ширину спектра генерируемых

шумовых колебаний. Таким образом, достигается положительный эффект.

В сравнении с известным устройством, в качестве которого выбран генератор шума типа Г2-47, предлагаемый генератор отличается значительной простотой регулировки шу- . мовой полосы, так как в известном объекте для изменения игумовой полосы требуется дополнительный перестраиваемый фильтр, который существенно усложняет генератор. Кро.ме того, в предлагаемом генераторе легко осуществляется и перестройка центральной частоты шумового спектра.

ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ШУМА, содержащий последовательно соединенные инвертирующий сумматор, операционный усилитель и интегратор, при этом выход операционного усилителя и выход интегратора подключены соответственно к первому и второму входам инвертирующего сумматора, а также формирователь импульсов, компаратор, регулируемый источник напряжения и электронньш переключатель, при этом выход операционного усилителя подключен также к входу компаратора, к размыкающему контакту электронного переключателя и к одному выходу регулируемого источника напряжения, о т л ич а ю щ и и. с я тем, что, с целью расширения шумовой полосы, в него введен элемент И, один вход которого подключен к выходу компаратора, другой вход - к выходу формирователя имп -льсов, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход элемента И подключен к управляющему входу электронного переключателя, замыкающий контакт которого подключен к другому выходу регулируемого источника напряже1шя, а переключающий (О контакт через введенный конденсатор подключен к входу операционного усилителя, при этом инвертирующий сумматор выполнен с регулируемым коэффи1щентЬм веса по первому / входу. 4 СО со ел

:4WA / / / Ф(/г.2