Генератор сигналов Советский патент 1987 года по МПК H03C1/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля телефонных линий связи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности генерирования импульсов синусоидального сигнала с пологими фронтами и фиксированным :потенциалом сами.

На фиг.1 приведена структурная схема генератора сигналов;на фиг.2 - импульсная диаграмма формирования сигнала огибающей; на фиг.З - ком- паратор; на фиг.4 - импульсная диаграмма сигналов управления компаратором..

I .

Генератор сигналов, содержащий задающий генератор 1, выход которого соединен с входом формирователя 2 импульсов с прямым и инверсным выходами, а также компаратор 3, первый 4 и второй 5 ключи и модулятор 6, выход которого через первьй ключ соединен с выходом устройства, который через второй ключ соединен с шиной опорного потенциала, тактовый вход модулятора 6 соединен с вторым выходом задающего генератора 1,причем формирователь импульсов содержит, три операционных усилителя 7, первый вход первого из которых соединен с первым выходом задающего генератора 1, второй вход - с первым входом второго операционного усилителя 8 .и через конденсатор 9 - с общей шиной, а через первый 10 и второй 11 источники тока - с второй И третьей шинами опорного напряжения соответственно, входы управления первого 10 и второго 11 источников тока соединены с выходом первого операционного усилителя 7, выход второго операционного усилителя 8 соединен с его вторым входом, первым выходом формирователя 2 и неинвертирующим входом компаратора 3 и первым входом модулятора 6, а также через первый резистор 12 - с первым входом третьего операционного усилителя 13, второй вход которого соединен с общей щиной, а вькод - с вторым выходом формиродаи прямой выходы компаратора 3 соединены с входами управления соответственно первого 4 и второго 5 ключей, а первый, второй и третий управляющие входы - соответственно с третьим, четвертым и пятым вькода- ми задающего генератора 1.

При этом модулятор 6 содержит схему 15 смещения уровня, вход которой

в паузе между импуль-10 соединен с тактовым входом модулято- ра 6, а первьй и второй вьшоды - с

входами управления первого 16 и второго 17 ключей, подключенными между . соответствующими входом и выходом модулятора 6, причем каждый ключ содержит п МОП- и р МОП-транзисторы, выводы стока и истока которых объединены и являются информащюн- ными выводами ключа, а объединенные затворы г его управляющим входом.

Компаратор 3 (фиг.З) содержит первый 18 и второй 19 инверторы, соединенные в кольцо, входы которых через первый 20 и второй 21 ключи соединены соответственно с инверти- и неинвертирующим входами компаратора, а выходы - с инвертирующим и неинвертирукщим выходами компаратора 3, выводы положительно20

25

30

го и отрицательного напряжений питания первого 18 и второго 19 инверторов объединены и соединены с шинами положительного и отрицательного питания соответственно через третий 22

35 и четвертый 23 аналоговые ключи, входы управления которых соединены соответственно с третьим и вторым входами управления компаратора 3, первый вход управления которого соеди40 нен с входами управления первого 20 и второго 21 ключей, причем последние являются заьпснутыми, когда разомкнуты третий и четвертый ключи, и Наоборот.

45 Кроме того, обозначены первьй фильтр 24 нижних частот(ФНЧ), полосовой фильтр 25, второй ФНЧ 26 (фиг.1). .

Устройство работает, следующим об50 разом.

Задачей является формирование импульсов синусоидального сигнала частотой 12 или 16 кГц с пологим

Задачей является формирование импульсов синусоидального сигнала частотой 12 или 16 кГц с пологим

теля 2, инвертирующим входом компара- нарастанием и спадом амплитуды -внут- тора и вторым входом модулятора 6, ри импульса для устранения сльш1имых а также через второй резистор 14 - щелчков. Минимальная длина импуль- с первым входом третьего операцион- са (пачки) при полной амплитуде ного усилителя 13, причем инверсный синусоидального сигнала составляет

Компаратор 3 (фиг.З) содержит первый 18 и второй 19 инверторы, соединенные в кольцо, входы которых через первый 20 и второй 21 ключи соединены соответственно с инверти- и неинвертирующим входами компаратора, а выходы - с инвертирующим и неинвертирукщим выходами компаратора 3, выводы положительно0

го и отрицательного напряжений питания первого 18 и второго 19 инверторов объединены и соединены с шинами положительного и отрицательного питания соответственно через третий 22

35 и четвертый 23 аналоговые ключи, входы управления которых соединены соответственно с третьим и вторым входами управления компаратора 3, первый вход управления которого соеди40 нен с входами управления первого 20 и второго 21 ключей, причем последние являются заьпснутыми, когда разомкнуты третий и четвертый ключи, и Наоборот.

45 Кроме того, обозначены первьй фильтр 24 нижних частот(ФНЧ), полосовой фильтр 25, второй ФНЧ 26 (фиг.1). .

Устройство работает, следующим об50 разом.

Задачей является формирование импульсов синусоидального сигнала частотой 12 или 16 кГц с пологим

100 мс, промежуток между импульсами 100 мс (фиг.2), в паузе между импульсами выходной сигнал устройства должен иметь некоторую фиксированную амплитуду.

Формирование огибающей производится генератором трапецеидального сигнала на усилителе 7, конденсаторе 9, источниках 10 и 11 тока из задающего прямоугольного колебания PW частотой 3, 13 Гц (фиг.2а), вырабатываемого генератором 1.

Усилитель 7 работает в режиме компаратора. При переключении сигнала PW происходит переключение источников 10 и 11 и конденсатор 9 линейно заряжается током одного из этих источников до напряжения VREF 1 или VREF 2 соответственно, которое сохраняется до следующего переключения сигнала PW на первом выходе генератора 1. В результате этого на конденсаторе 9 и выходе усилителя 8 формируется несимметричный относительно земли трапецеидальный сигнал, изменяющийся от VEEF 2 до VREF 1. Этот сигнал инвертируется усилителем 13, в результате получается сигнал BS (фиг.26).

Сигналы BS+ и BS- поступают на входы модулятора 6, на вход управления которого поступает сигнал РОМ частотой 4096 или 2048 кГц. Сигналы BS+ и BS- поочередно подключаются к выходу модулятора 6, на котором таким образом формируется сигнал, заполненный импульсами с.частотой сигнала PDM1/PDM2 (фиг.2б). Частота последних выбрана так, что при помощи фильтрации удобно выделить колебания частотой 12 и 16 кГц.

Для определения паУзы между импульсами служит компаратор 3, на входы которого также поступают сигналы BS+ и BS-. В соответствии со знаком разности между этими сигналами к выходу ШТС устройства подключается либо выход модулятора 6 при помощи ключа 4, либо, в паузе, некоторый фиксированньй потенциал при помощи ключа 5.

I

Разность между сигналами BS+ и BS- (фиг.2) составляет 2VREF1 (в импульсе) либо 2VREF2 (в паузе), иное влияние напряжения смещения усилителей 7 и 8. Выбра значение VREF2 существенно больше возможного смещения усилителей, например VREF2

-0,7 В, можно полностью устранить влияние смещения на точность детектирования импульса/паузы компарато- с ром 3, что является преимуществом предлагаемого устройства с целью дальнейшего снижения помех в канале связи.

Выходной сигнал MNTC обрабатывает0 ся ФНЧ 24, полосовым фильтром 25 и ФНЧ 26. ФНЧ 24 - порядка с частотой среза 20 кГц, он используется для .ограничения спектра сигнала. Фильтр 25 - полосовой фильтр шестого по5 рядка на коммутируемых конденсаторах, содержит последовательно соединенные ФНЧ второго порядка и соответственно полосовой фильтр с полосой пропускания от 12 до 16 кГц.ФНЧ

0 работает с тактовой частотой 4096 кГц и формирует сигнал, спектр которого содержит основные синусоидальные составляющие 12 или 16 кГц,поступающие на полосовой фильтр с тактовой часто5 той 256 .кГц, где происходит дальнейшее ослабление составляющих, ле-. жащих в рабочей области частот канала-связи. ФНЧ 26 - фильтр Рауша с частотой среза 50 кГц, служит

0 для устранения коммутационных помех фильтра 25.

Компаратор 3 (4)иг„3) содержит два инвертора 18 и 19, соединенные в кольцо инверторы подключены к имнам

5 пoлoжJiтeльнoгo и отрицательного напряжений питания через ключи 22 и 23 на транзисторах соответственно. Вхрды инверторов 18 и 19 соединены с входами компаратора также через

0 аналоговые ключи 20 и 21 на транзисторах NM8 и NM9, управляемые сигналом PW 1 (фиг.4) ключи 22 и 23 управляются противофазными сигналами PW 2 и PW 3 (фиг.46 и в).

5 Все сигналы изменяются в определенном интервале и имеют частоту 256 кГц.

При переходе сигнала PW 1 в 1 входные сигналы компаратора BS+ и

0 BS- поступают на входы инверторов 18 и 19 и запоминаются.на паразитных входных емкостях.Затем входные ключи 20 и 21 закрываются (PW 1 0) и открываются ключи 22 и 23 (PW 2

5 О, PW 3 0) , .оба инвертора 18 и 19 оказываются подключенными к питанию. Если BS+ больше, чем BS-, от- крываютЬя транзисторы 18.2 и 19.1, причем это состояние поддерживается за счет положительной обратной связи (инверторы соединены в кольцо) .

Таким образом, инвертор 18 устанавливается в О, а инвертор 19 - в 1, напряжения на выходах практически равны +V и -V, и эти напряжения поступают на управляющие входы ключей 4 и 5. Состояние BS+ больше BS- соответствует наличию импульса и поэтому ключ А открывается, а ключ 5 закрывается. Сигнал с выхода модулятора 6 проходит на вход фильтра 24. В паузе BS+ ше BS- состояние компаратора меняет ся на противоположное, вход фильтра 24 отсоединяется от выхода модуляторов и ключом соединяется с некоторым фиксированным потенциалом.

Преимуществом предлагаемого генератора сигналов является возможность генерирования импульсов синусоидального сигнала с пологими фронтами заданной амплитуды, а также четкое фиксирование паузы между импульсами на любом заданном потенциале.

Форм.ула изобретения зо

1. Генератор сигналов, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, а также компаратор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности генерирования импульсов синусоидального сигнала с пологими фронтами и фиксированным потенциалом в паузе межДу импульсами, в него введены первьй и второй ключи и модулятор, выход которого через первьй ключ соединен с выходом устройства, который через второй ключ соединен с шиной опорного потенциала, такто- вьй вход модулятора соединен с вторы выходом задающего генератора, причем формирователь .импульсов содержит три операционных усилителя, первый вход первого из которых соединен с первым выходом задающего генератора, второй вход - с первым входом второго операционного усилителя и через конденсатор - с общей шиной, а через первый и второй источники тока - с второй и третьей шинами опорного напряжения соответственно, вхо

5

0

5

о

5

0

ды управления первого и второго источников тока соединены с выходом первого операционного усилителя,выход второго операционного усилителя соединен с его вторым входом, с пер- Bbw выходом формирователя импульсов, неинвертирующим входом компаратора и первым входом модулятора, а также через первьй резистор - с первым входом третьего операционного усилителя, второй вход которого соединен с общей щиной, а выход - с вторым выходом формирователя импульсов, инвертирующим входом компаратора и вторым входом модулятора, а также через второй резистор - с первым входом третьего операционного усилителя, причем инверсный и прямой выходы компаратора соединены с входами управления соответственно первого и второго ключей, а первый, второй и третий управляющие входы - соответственно с третьим, четвертым и пятьм выходами; задающего генерато- ра.

2. Генератор по п.1, отличающийся, тем, что модулятор содержит схему смещения уровня, вход которой соединен с тактовым входом модулятора, а первый и второй выходы - с входами управления первого и второго ключей, подключенными между соответствующими входом и выходом модулятора, причем каждый ключ содержит п МОП- и р МОП-транзисторы, выводы стока и истока которых объединены и являются информационными выводами ключа, а объединенные затворы - его управляющим входом.

3. Генератор по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что компаратор содержит первый и второй -инверторы, соединенные в кольцо, входы которых через первьй и второй ключи соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами компаратора, а выходы - с инвертирующим и неинвертирующим выходами . компаратора, выводы положительного и отрицательного напряжений питания первого и второго

инверторов объединены и соединены с шинами положительного и отрицательного питания соответственно через третий и четвертый аналоговые ключи, входы управления которых

соединены соответственно с третьим и вторым входами управления компаратора, первый вход управления которого соединен с входами управления первого и второго ключей,причем первый и второй ключи являются замкнутыми, когда разомкнуты третий и четвертый ключи , и наоборот, при этом первый и второй инверторы

содержат п МОП- и р МОП-транзисторы, затворы которых соединены с входом инвертора, выход которого соединен со стоком п МОП- и истоком р МОП-транзистора, выводь соответственно истока и стока которых соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами питания инвертора.

Изобретение относится к йбласти измерительной техники и может быть использовано для контроля телефонных линий связи. Цель изобретения - рас ширение функциональных возможностей- достигается путем обеспечения возможности генерирования импульсов синусо| J gA V . идального сигнала с пологими фронтами и фиксированным потенциалом в паузе между ними. Генератор сигналов содержит задающий генератор 1, формирователь 2 импульсов, компаратор 3, ключи 4 и 5, модулятор 6, операционные усилители 7, 8 и 13, конденсатор 9, источники 10 и 11 тока, резисторы 12 и 14. В состав модулятора 6входят схема 15 смещения уровня, ключи 16 и 17. На чертеже также показаны, фильтры 24 и 26 нижних частот, полосовой фильтр 25. Усилитель 7работает в режиме компаратора. Предложенный генератор обеспечивает генерирование импульсов синусоидального сигнала с пологими фронтами заданной амплитуды, а также четкое фиксирование паузы между импульсами на любом заданном потенциале. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. I О) :о ел ел ы фуг/

VREFI 35+ , .

ff) -MREPZ

-УКЕП ffs,

фиг, 2

55Редактор М.Бланар

Составитель С.Клевцов

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 5302/59 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ 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