Автогенератор пилообразного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H03K4/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в радиотехнических измерительных системах.

Известен автогенератор, содержащий последовательно включенные в кольцо интегратор, компаратор и диодный мост, а также два преобразователя напряжение-ток 1.

Недостатком такого генератора является повышенная сложность, снижающая его надежность, а также влияние нестабильности преобразователей (дрейф температурный и временной) на стабильность амплитуды и частоты генерируемого пилообразного напряжения. Существенно здесь и влияние сопротивлений утечки устройств, подключенных параллельно формирующему конденсатору интегратора (резисторы, диоды, преобразователи).

Наиболее близким к предлагаемому является автогенератор пилообразного напряжения, содержащий интегратор, выход которого соединен со входом компаратора с диодным мостом в цепи обратной связи его, причем точки соединения катодов диодного моста подключены через первый резистор к подвижному контакту первого резистивного делителя напряжения, а точка соединения анодов через второй резистор - к подвижному контакту второго резистивного делителя напряжения, первый и второй транзисторы, резисторы, диоды 2.

Недостатком этого устройства является низкая стабильность амплитуды и частоты.

Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды и частоты выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в автогенератор пилообразного напряжения, содержащий интегратор, выход которого соединен со входом компаратора с диодным мостом в цепи обратной связи, причем точка соединения катодов диодного моста подключена через первый резистор к подвижному контакту первого резистивного делителя напряжения, а точка соединения анодов - через второй резистор - к подвижному контакту второго резистивного делителя напряжения, введены первый и второй переключатели, подключенные переключающими контактами соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам интегратора, при этом размыкающий контакт первого и замыкающий контакт второго переключателей соединены с подвижным контактом первого резистивного делителя напряжения, замыкающий контакт первого и размыкающий контакт второго переключателей - с подвижным контактом второго резистивного делителя напряжения, а управляющие входы переключателей соединены с выходом компаратора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит интегратор 1, выход которого соединен со входом компаратора 2 с диодным мостом 3 в цепи обратной связи, причем точка соединения катодов диодного моста подключена через первый резистор 4 к подвижному контакту первого резистивного делителя 5 напряжения, а точка соединения анодов через второй резистор 6 - к подвижному контакту второго резистивного делителя 7 напряжения, первый и второй переключатели 8 и 9, подключенные переключающими контактами соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам интегратора 1, при этом размыкающий контакт первого и замыкающий контакт второго переключателей 8 и 9 соединены с подвижным контактом первого резистивного делителя 5 напряжения, а замыкающий контакт первого и размыкающий контакт второго переключателей - с подвижным контактом второго резистивного делителя напряжения, управляющие входы первого и второго переключателей 8 и 9 соединены с выхо5 дом компаратора 2.

Устройство содержит также повторитель 10 напряжения для разводки.

Автогенератор пилообразного напряжения работает следующим образом.

Переключатели 8 и 9 работают в проти вофазе (показано стрелками). Допустим, на выходе компаратора 2 установился отрицательный уровень напряжения. Переключатель 8 переключается в правое положение, переключатель 9 - в левое. Тогда к инвертирующему входу интегратора 1 подключается отрицательное напряжение с резистивного делителя 7. К неинвертирующему входу интегратора 1 в этот момент подключается положительное напряжение с резистивного делителя 5. В результате, на выходе

0 интегратора 1 формируется линейно возрастающее напряжение, достигающее уровня, определяемого абсолютной величиной отрицательного напряжения, снимаемого с делителя 7 и подаваемого в точку сравнения,

5 т.е. на вход компаратора 2. В момент равенства выходного напряжения автогенератора заданному уровню происходит переключение компаратора 2. На выходе устанавливается положительный уровень напряжения. Переключатели устанавливаются

0 в противоположное положение, на инвертирующий вход подается положительное напряжение с делителя 5. На неинвертирующий вход при этом подается отрицательное напряжение с делителя 7. На выходе интегратора I формируется линейно уменьшающееся напряжение. Переключение компаратора происходит при достижении выходным напряжением автогенератора отрицательного уровня, равного по абсолютной величине положительному напряжению, установленному на выходе делителя 5. При одинаковых сопротивлениях зарядных резисторов формируется треугольное пилообразное напряжение, при различных - длительность обратного хода короче длительности прямого хода. В предложенном генераторе, также как и в известном 2, обеспечивается плавная независимая регулировка амплитуд положительной и отрицательной полярности импульсов пилообразного напряжения при сохранении частоты генерации неизменной. Это достигается тем, что интегратор 1 благодаря действию на его входе переключателей 8 и 9 работает в режиме интегрирования разности напряжений на его входах, т.е. как интегратор дифференциального типа. При изменении напряжения, например, на делителе 7 соответственно изменяется амплитуда положительной части импульса на выходе интегратора 1 за счет работы компаратора 2 с новым значением опорного напряжения, подаваемым на его вход через резистор 6. Поскольку при этом соответственно изменяется и напряжение, подаваемое на вход интегратора 1, скорость изменения пилообразного напряжения также изменяется, причем таким образом, что частота (период) остаются неизменными. Для точного поддержания постоянства частоты генерации необходимо обеспечить пропорциональность изменения скорости перезаряда формирующих конденсаторов. Для этого необходимо в случае использования одного формирующего конденсатора подавать на вход интегратора напряжение (или ток), определяемые размахом амплитуд, т.е. разностью абсолютных значений амплитуд положительной и отрицательной частей импульса. В устройстве-прототипе эта операция осуществляется с помощью дополнительных усилителей на транзисторах, в предлагаемом устройстве - благодаря включению на входе интегратора 1 двух переключателей 12 и 13 напряжение (или ток), пропорциональные размаху выходного пилообразного сигнала, образуется всегда между дифференциальными входами интегратора 1. Этим и обеспечивается высокая стабильность частоты при раздельном регулировании амплитуд положительной и отрицательной частей пилообразного выходного сигнала. В качестве переключателей могут быть использованы электромагнитные реле (на низкой частоте) или ключи на биполярных транзисторах с оптронным управлением (ключи типа К249КН1), а также на полевых транзисторах. Повышение стабильности амплитуды и частоты достигается тем, что исключены усилители-инверторы, используемые в прототипе для формирования напряжения, пропорционального размаху пилообразного сигнала. Наличие этих усилителей снижает стабильность генератора, временную и температурную, за счет значительного дрейфа и нестабильности коэффициентов передач этих каскадов усиления. В предложенном автогенераторе функциональную роль этих усилителей выполняют переключатели. В случае применения электромагнитных реле вносимая ими нестабильность равна нулю. В транзисторном варианте их сопротивление в открытом состоянии на несколько порядков меньше сопротивлений зарядных резисторов, поэтому его нестабильность практически не влияет на параметры генератора. Это свидетельствует о существенном повышении стабильности по сравнению с прототипом (приблизительно на два порядка).

АВТОГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий интегратор, выход которого соединен с входом компаратора с диодным мостом в цепи обратной связи, причем точка соединения катодов диодного моста подключена через первый резистор к подвижному контакту первого резистивного делителя напряжения, a точка соединения анодов - через второй резистор - к подвижному контакту второго резистивного делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды и частоты выходного напряжения, в него введены первый и второй переключатели, подключенные переключающими контактами соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам интегратора, при этом размыкающий контакт первого и замыкающий контакт второго переключателей соединены с подвижным контактом первого резистивного делителя напряжения, замыкающий контакт первого и i размыкающий контакт второго переключателей - с подвижным контактом второго (Л резистивного делителя напряжения, a управляющие входы переключателей соединены с выходом компаратора.