Функциональный генератор с синхронизацией частоты Советский патент 1987 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к устройствам, формирующим электрические сигналы нескольких форм как в режиме автоколебаний, так и в режиме синхронизации внешним периодическим сигналом.

Цель изобретения - повьшение точности формирования выходных сигналов.

На фиг.1 изображена функциональная электрическая схема функционального генератора с синхронизацией частоты; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу отдельных блоков генератора в режиме синхронизации частоты.

Функциональный генератор с синхронизацией частоты содержит блок 1 управления частотой, переключатель 2, интегратор 3, функциональный преобразователь 4, релейный элемент 5, анализатор 6 амплитуды, интегрируюi- щий элемент 7, ограничительный элемент 8, переменный резистор 9, шесть масштабных резисторов 10-15, шину 16 положительного опорного напряжения и выход 17 синхронизации генератора.

Функциональный генератор с синхронизацией частоты работает следукщим образом.

Режим свободных ав токолебаний осуществляется при отсутствии сигнала на входе 17 синхронизации. В замкнутом контуре из последовательно включенных переключателя 2, интегратора 3, масштабного резистора 11 и релейного элемента 5 устанавливаются устойчивые автоколебания, которые на выходе интегратора 3 имеют треугольную форму, а на выходе релейного элемента 5 - прямоугольную, на выходе функцирнального преобразователя 4 формируется сигнал синусоидальной формы. Амплитуда треугольных сигналов равна порогу срабатывания релейного элемента 5 с гистерезисной характеристикой. Частота свободных колебаний определяется величиной напряжения, снимаемого с подвижного контакта переменного резистора 9, которое через масштабный резистор 10 г рикладывается к входу блока 1 и управления частотой. Блок 1 управления частотой преобразует входной сигнал в токи, поступающие через переключатель 2 на вход интегратора 3, в результате чего происходит линейное преобразование величины входного сигнала блока 1 управления частотой в час

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тоту следования импульсов трех форм. В режиме свободных колебаний, для избежания переходных процессов установления частоты, масштабный резистор 15 отключают от входа блока 1 управления частотой (с помощью переключателя, не показанного на фиг.1).

Режим синхронизации частоты осуществляется при наличии сигнала , непрямоугольной формы на входе 17 синхронизации генератора. Сигнал Uj- на входе релейного элемента является суммой сигналов Uj с выхода интегратора 3 и сигнала U, . Рассмотрим два возможных типа переходных процессов при синхронизации частоты внешним сигналом .

Первый тип переходного процесса (фиг.2а) возможен, если частота свободных колебаний в генераторе ниже частоты внешнего сигнала. Крутизна треугольного напряжения Uj в начале переходного процесса такова, что при переключениях релейного элемента 5 с частотой напряжения U., амплитуда Uj оказывается меньше заданной. Анализатор 6 амплитуды представляет собой преобразователь амплитудных значений входного переменного напряже-; ния в выходное напряжение отрицательной полярности,, которое изменяется при изменении амплитуды входного напряжения один раз за период, и на его выходе формируется ступенчатое напряжение U отрицательной полярности, пропорциональное амплитуде Uj.

Сигнал и суммируется с сигналом положительной полярности с шины 16, в результате чего на входе интегрирующего элемента 7 формируется сигнал U-,g , пропорциональный отклонению амплитуды и, от заданной величины. На выходе интегрирующего элемента 7 напряжение U изменяется по линейному закону в положительную сторону. Суммарный сигнал на выходе блока 1 управления частотой U g Ug + + U-, .также увеличивается, что приводит к увеличению крутизны и амплитуды сигнала Uj. Сигнал на выходе интегратора 3 оказывается постоянным по уровню, когда амплитуда Uj сравнивается с заданной. Ограничительный элемент 8 ограничивает уровень выходного напряжения U интегрирующего элемента 7 в начале переходного процесса, когда сигнал на выходе анализатора 6 амплитуды равен нулю.

313

Второй тип переходного процесса возможен (фиг.2б), если частота свободных колебаний генератора вьпие частоты внешнего сигнала. Амплитуда Uj оказывается выше заданной, на выходе анализатора 6 амплитуды формируется напряжение U, которое, суммируясь с сигналом с шины 16, дает сигнал и отрицательной полярности. На выходе интегрирующего элемента 7 напряжение U, изменяется по линейному закону в отрицательную сторону до момента, когда амплитуда U сравнивается с заданной. В предлагаемом изобретении синхронизация частоты внешним сигналом непрямоугольной формы осуществляется за счет обеспече.- иия режима вынужденных;колебаний в автоколебательном контуре, состоящем из элементов 2,3,11 и 5. Неизменность амплитуды сигнала треугольной формы, преобразуемого в синусоидальную, осуществляется за счет введения контура амплитудной стабилизации.

Формула изобретения

Функциональный генератор с. синхро низацией частоты, содержащий переменный резистор, соединенный неподвиж- ными выводами соответственно с шиной положительного опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, а подвижным, выводом через первый масштабный резистор подключен к входу блока уп-

674

равления частотой, соединенного выходами напряжения положительной и отрицательной полярности соответственно с первым и вторым информационными входами переключателя, подключенного выходом к входу интегратора, выход которого является выходом треугольного напряжения генератора, соединенного через функциональный преобразователь с выходом синусоидального напряжения генератора, а через последовательно соединенные второй масштабный резистор и релейный элемент соединен с выходом прямоугольного напряжения генератора, подключенным к управляющему входу переключателя, вход релейного элемента через третий масштабный резистор подключен к входу.синхронизации генератора, о тличающи с я тем, что, с целью повышения точности формирования выходных сигналов в него введены четвертый масштабный резистор и последовательно соединенные анализатор амплитуды, пятый масштабный резистор, интегрирующий элемент, ограничительный элемент и шестой масштабный резистор, подключенный свободным выводом к входу блока управления частотой, вход анализатора амплитуды подключен к выходу интегратора, четвертый масштабный резистор включен между шиной положительного опорного напряжения и входом интегрирующего элемента.

Uff

UK

Редактор Л.Пчолинская

Составитель Н.Зайцев Техред Л.Олейник

1634/49

Тираж 673Подписное

ЛВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фи9.2

Корректор А.Ильин

Изобретение относится к устройствам, формирующим электрические сигналы нескольких форм как и в режиме автоколебаний, так и в режийе синхронизации внешним периодическим сигналом. Цель изобретения - повышение точности формиройаи ия выходных сигналов. Функциональный генератор с сихронизацией частоты содержит блок 1 управления частотой переключатель 2, интегратор 3, функциональный преобразователь 4, релейный элемент 5, анализатор 6 амплитуды, интегрирующий элемент 7, ограничительный элемент 8, переменный резистор 9 и шесть масштабных резисторов 10-15. Режим свободных автоколебаний осуществляется при отсутствии сигнала на входе синхронизации, частота свободных колебаний определяется величиной напряжения, снимаемого с подвижного контакта переменного резистора 9. Режим синхронизации частоты осуществляется при наличии сигнала непрямоугольной формы на входе синхронизации генератора. 2 ил. с (Л е со о 4 С35 Фи8.1