Четырехфазный генератор Советский патент 1987 года по МПК H03K3/281 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических установках, в частности для генерации частотно- модулированных колебаний.

Целью изобрет ения является расширение области генерируемых частот и формирование фазового сдвига между выходньтми колебаниями, равного чертеже представлена принципиальная схема четырехфазного генератора, .

Четырехфазный генератор содержит два дифференциальных усилителя, пер- вый из которых выполнен на транзисторах 1 и 2, а второй - на транзисторах 3 и 4, причем между эмиттерами транзисторов 1 и 2 первого дифференциального усилителя и шиной нулевого потенциала включен первый генератор 5 тока, между эмиттерами транзисторов 3 и 4 и шиной нулевого потенциала - второй генератор 6 тока, коллекторы транзисторов подключены через резисторы 7,8,9 и 10 к шине питания (и.), а коллектор первого транзистора первого дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора 3 второго дифференци- ального усилителя, коллектор второго транзистора 2 первого дифференциального усилителя соединен с базой второго транзистора 4 дифференциального усилителя, коллектор первого транзистора 3 второго дифференциального усилителя соединен с базой второго транзистора 2 первого дифференциального . усилителя, коллектор второго транзистора 4 второго дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора 1 первого дифференциального усилителя, при это эмиттеры транзисторов 1 и 2 первого дифференциального усилителя подключены к выходу первого управляемого генератора тока, гэмиттеры транзисторов 3 и 4 второго дифференциального усилителя подключены к выходу второг управляемого генератора 6 тока.

Принцип действия генератора основан на использовании инерционности неосновных носителей, движущихся в переходе эмиттер - база, что приводи к задержке са гнала в цепи коллектора транзистора по отношению к входному сигналу на величину, зависящую в общем случае от параметров транзистора и режимов его работы.

Устройство работает следующим образом.

При изменении управляющего напряжения на входах управляемых генераторов тока их входной ток изменяется, и частота колебаний генератора также изменяется, причем частота определяется фазовыми набегами в транзисторах I - 4, являющимися в данном случае управляемыми фазовращателями.

Величина задержки в транзисторе ( 2 ) обратно пропорциональна величине коллекторного тока, поэтому, изменяя по закону модуляций токи, текущие через транзисторы 1 - 4 дифференци- ajibHbix усилителей, изменением управляющего напряжения на входах управляемых генераторов 5 и 6 тока, можно эффективно управлять частотой генерации по заданному закону.

Противофазные сигналы с колллекто- ров транзисторов 1 и 2 первого дифференциального усилителя поступают на Вазы транзисторов 3 и 4, а противофазные сигналы с коллекторов транзисторов 4 и 3 поступают на базы транзисторов 1 и 2, замыкая тем самым кольцо обратной связи в генератор.

Коллекторные токи транзисторов 1 - 4 одинаковы и, следовательно, время прохождения сигнала через транзисторы также одинаково, т.е.

6,(i).j(T.) 6,,{i)i:/i) D-i,

где I - .коллекторный ток.

Предлагаемый генератор представляет собой совокупность двух замкнутых петель, сигналы в которых находятся в противофазе.

Увеличение максимального значения рабочей частоты генератора обеспечивается за счет того, что в суммарном фазовом набеге, который должен быть

равен 2f, K, где К 0,1,2,3

в активных элементах сигнал инвертируется на 180, а недостающий для выполнения условия баланса фаз сдвиг на 180 получается за счет задержки в активных элементах схемы.

Введение в схему генератора второй петли позволяет максимализовать коэффициент усиления по мощности при минимальной задержке, имея при этом

только одну инверсию сигнала, на 180 в каждой петле.

Прослеживая путь, проходимый сигналом по любой из петель (например, по петле, образованной из транзистора 1, перехода база - эмиттер тран3

зистора 3, перехода эмиттер - коллектор транзистора 4) видно, что в процессе прохождения по петле сигнал усиливается так, как он усиливался бы двумя транзисторами, включенными по схеме с общим эмиттером, а инвертируется только один раз.

Поскольку сигналы, пришедшие на базы транзисторов 1 и 2 равны по модулю и находятся в противофазе, то отрицательная обратная связь по току в транзисторе 1 отсутствует, и для сигнала, поданного на базу транзистора 1 , этот транзистор включен по схеме с общим эмиттером, На базы транзисторов 3 и 4 также поступают равные по амплитуде противофазные сигналы, откуда следует, что сигналы на коллекторах транзисторов 3 и 4 равны по модулю и отличаются по фазе на 180°, при этом коэффициент усиления транзисторов 3 и 4 соответствует коэффициенту усиления для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Следовательно, сигнал, поданный, например, на базу транзистора 3 и снятый с коллектора транзистора 4, усиливается на этом пути так, как он усиливался бы одним транзисто-. ром, включенным по схеме с общим эмиттером. Однако инверсия сигнала при этом не, происходит. Это относится и к транзисторам 1 и 2, Тогда условием баланса фаз в предлагаемом генераторе является выражение

2оо С(1)

Q

Л(1} где СО - частота генерации.

Таким образом, генерация в предлагаемом генераторе должна происходить на частоте, где сдвиг фазы тока коллектора относительно фазы тока базы в каждом из транзисторов 1 - 4 равен

ы .

Пусть на базу транзистора 1 при- ходит сигнал с фазой, равной О , а на базу транзистора 2-е фазой, раной 180 , Тогда на коллекторе транзистора 1 фаза сигнала равна

, 0° + 180° + 90° 270°, где 180 добавляют за счет инверсии сигнала в транзисторе 1, а 90 - за счет инерционности неосновных носителей в базе транзистора.

2938304

Аналогично,на коллекторе транзистора 2 фазасигнапа равна

1| -180° ч-180 + 90° 450.

Разница фазвыходных сигналов пере вого и второготранзисторов составляет

I,, 450° - 270°

180

Эти сигналы поступают на базы транзисторов 3 и 4, в которых также происходит инверсия ; каждого сигнапа на 180° и задержка на 90 : -k:

1).,1,, + 180°+90° 270°+ 180° +

+ 90° 540°;

1 180 + 450°+ 180° + 90° 720°.

Разница фаз выходных сигналов третьего и четвертого транзисторов так

же, как и для первого и второго транзисторов, составляет 180 фаза IKJ кратна

1, 720° о .

следовательно, фазу 1 | можно рассматривать как фазу, равную О это означает, что баланс фаз по первой

петле выполняется.

Фаза 1 может быть представлена следующим образом;

2(Г + 180 следовательно, фазу, 1 можно рассматривать на фазу, равную 180°, это означает, что баланс фаз по второй петле также выполняется.

Из сравнения видно, что выигрьш (В) в увеличении максимальной частоты генерации, получаемой благодаря использованию предлагаемого г енератора, составляет

Ь5

где tOj - частота генерации при ис- йользовании трех усилителей.

Таким образом, использование пред- лагаемого генератора позволяет в 1,5 раза увеличить максимальную чаетоту генерации по сравнению с частотой, получаемой при использовании обычного кольцевого многофазного генератора, содержащего три инвертирующих усилителя,

Использование двухпетлевой на основе дифференциальных усилителей схемы генератора, управляемого по частоте с помощью изменения коллек- торных токов транзисторов в дифференциальных усилителях, выгодно отличает предлагаемый генератор от известных устройств. Появляется возможность получать генерацию на частотах, сравнимых с предельными для

5

данного типа транзисторов, что расширяет возможности.разработчиков РЭА, так как отпадает необходимость в использовании специальной технологии изготовления ИС, это в свою очередь повьшает технологичность.изготовления всего изделия РЭА,

Кроме того, предпагаемая схема генератора позволяет получить большой коэффициент перестройки по час- тоте, что дает возможность снизить коэффициент нелинейных искажений пр использовании данной схемы в качестве составной части в синхронно-фазовом детекторе.

Сигналы на базах транзисторов 1 ,

ij- . 3 -w 4,2,3 имеют фазы О, , t -j - vi

соответственно.

Поскольку сдвиг фазы тока коллек тора относительно фазы тока базы в

1 . 2. 3. А состалюбом транзисторе 1, 2, 3,

ляет -т- , то при использовании прелагаемого генератора в качестве источника опорного колебания для двух квадратурйых каналов применение фа fзовращателя на -г- не требуется.

Формула изобретени

Четь1рехфазный генератор, содержащий идентичные усилители, включен

Редактор Л,Повхан Заказ 395/58

Составитель Н.Маркин Техред Л.Сердюкова

Корректор ,Г

Тираж 902Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственнр-полигра1| Еическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,4

ные последовательно, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения области генерируемых частот и формирования фазового сдвига между выходными колебаниями, равного -н- . , . , 2 усилители выполнены в виде двух

O 15

0

5

о

одноканальных дифференциальных усилителей, причем коллектор первого транзистора дифференциального усилителя соединен с ба;1Ой первого транзистора второго дифференциального усилителя, коллектор второго транзистора перво- го дифференцигшьного усилителя соединен с базой второго транзистора второго дифференциального усилителя, коллектор первого транзистора второго дифференциального усилителя сое-. динен с базой второго транзистора первого дифференциального усилителя, коллектор второго транзистора второго дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора первого дифференциального усилителя, при этом эмиттеры транзисторов первого дифференциального усилителя подклю чены к выходу первого управляемого генератора тока, эмиттеры транзисторов второго дифференциального усилителя подключены к выходу второго управляемого генератора тока.

Корректор ,Г. Решетник

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах,в частности, для генерации частотно- модулированных колебаний. Целью изобретения является расширение области генерируемых частот и формирование фазового сдвига между выходными колебаниями, равного ir/2. Для достижения этой цели в генераторе усилители выполнены в виде двух дифференци- .альных усилителей на транзисторах 1 и 2 и 3 и 4 соответственно. Между эмиттерами транзисторов 1 и 2 включен первый генератора 5 тока, а между транзисторами 3 и 4 - второй генератор 6 тока. Четьфехфазный. генератор также содержит резисторы 7 10. Принцип действия генератора основан на использовании инерционности неосновных носителей, что приводит к задержке сигнала в цепи коллектора транзистора по отношению к входному сигналу на величину, зависящую от параметров транзистора и режимов его работы. Генератор обеспечивает также большой коэффициент перестройки по частоте, что дает возможность снизить коэффициент нелинейных искажений при использовании его в качестве составной части в синхронном детекторе. 1 ил. а (Л с -J