Частотный модулятор Советский патент 1987 года по МПК H03K7/06 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования и передачи информации с частотно-импульсным представлением сигнала.

Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования в широком температурном диапазоне путем увеличения термостабильности час тоты выходного сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема частотного модулятора.

Частотный модулятор содержит токовые ключи 1 и 2, управляемые генераторы 3 и 4 тока, конденсатор 5, дифференциальные усилители 6-8, нагрузочные резисторы 9 и 10 дифференциального усилителя 6 и шину 11 входного сигнала, при этом между шинами 12 и 13 источника питания последовательно с токовыми ключами 1 и 2 включены соответственно управляемые генераторы 3 и 4 тока, управляющие входы которых подключены к шине 11 входного сигнала, а выводы, объединенные с выводами токовых ключей 1 и 2, подключены к конденсатору 5 и свободным выводам нагрузочных резисторов- 9 и 10 дифференциального усилителя 6, входы противоположные нагрузочным резисторам 9 и 10, которого подключены к выходам токовых ключей 1 и 2, а выходы, соответствующие входам, через соединенные последовательно дифференциальные усилители 7 и 8 - к управляющим входам тех же таковых ключей 1 и 2 причем свободные выводы нагрузочных резисторов дифференциальных усилителей 7 и 8 подключены к проивоположным шинам источника питания.

Токовые ключи 1 и 2 и дифференциальный усилитель 7 выполнены на транзисторах одного типа проводимости, а дифференциальные усилители 6 и 8 - на транзисторах противоположного типа проводимости.

Частотный модулятор работает следующим образом.

Пусть входное напряжение постоянно, токовый ключ 1 закрыт и напряжение на эмиттере токового ключа 2 равно Uj,. Тогда все транзисторы, находящиеся в левых (по схеме) плечах дифференциальных усилителей 6-8, закрыты, а в правьгх - открыты и напряжение на коллекторе транзистора, находящегося в левом плече дифференциального усилителя 6, равно U.

Через токовый ключ 2 текут два разных по величине тока: один с выхода управляемого генератора 4 тока, другой через конденсатор 5. Величина тока через конденсатор 5 определяется выражением

10

1е I -о

5

0

5

0

5

0

5

0

где I - ток управляемого генератора 3 тока;

1д - ТОК, задаваемый источником тока дифференциального усилителя 6 и протекающий через его нагрузочный резистор 10.

Ток, протекающий через конденсатор 5, перезаряжает его, благодаря чему напряжение на эмиттере токового ключа 2 уменьшается по линейному закону, при этом синхронно с ним уменьшается напряжение на коллекторе транзистора в правом плече дифференциального усилителя 6. Крутизна изменения этого напряжения определяется величиной емкости конденсато-- ра 5 и током Ij. Как только это напряжение станет близким к U,, транзистор в левом плечб дифференциаль- . ного усилителя 7 открывается и на- , пряжение на его коллекторе падает, вследствие чего открывается транзи-| стор в левом плече дифференциального усилителя 8, напряжение на его коллекторе возрастает, открывая транзистор токового ключа 1, напряжение на коллекторе которого падает, и транзистор в левом плече дифференциального усилителя 6 открывается, запирая другой транзистор этого усилителя. Это приводит к регенеративному перебросу схемы в другое квазиустойчивое состояние.

При неизменных токах управляемых генераторов 1 и 2 тока частотный модулятор генерирует колебания, форма которых близка к прямоугольной, а частота определяется формулой

F

2ьиС

(1)

ли - разность напряжений перезаряда конденсатора 5; С - его емкость; I - ток его перезаряда.

Для доказательства достижения

а

улучшения термостабильности модулятора оценим максимальный уход частоты генерации модулятора. Нестабильность частоты генерации в (1) при стабильных токе I и емкости С определяется нестабильностью напряжения MJ, Это напряжение определяется выражением

ли 2()R,,- и

(2)

де 1- - базовый ток открытого транзистора дифференциального усилителя 7 J

I - ток, задаваемый генератором тока дифференциального усилителя j

R,P - сопротивление нагрузки диф-т ференциального усилителя 6

и„др - напряжение между выходами

дифференциального усилителя 6, при котором происходит переключение схемы. Очевидно, что

и

К

(3)

произведение коэффициентов усиления по напряжению дифференциальных усилителей 7 и 8. авляя (3) в (2), учитывая,

, и произведя простые прения, получим

I,

1 21, R,,, тг

2

(А)

где f - коэффициент усиления по току транзисторов дифференциального усилителя 7; I, - ток, задаваемый источником

тока этого усилителя. В (4) термонестабильными параметрами являются ft и К. Поэтому максимальный относительный уход частоты генерации модулятора bf

можно оценить как

fv.2 I

f 2 К мин 0 (

(5)

где К и fi ,„ - наименьшие коэффи

циенты усиления по напряжению и току в требуемом температурном диапазоне (в большинестве случаев на его нижней границе).

Из (5) следует, что выбором соответствующих режимов работы дифференциальных усилителей, а также использованием высокочастотных транзисторов с высоким /1мин без особого затруднения можно добиться того, что максимальный относительный уход частоты генерации модулятора не превышал величины порядка 10 или 0,1%.

Таким образом, введение двухкас- кадного дифференциального усилителя на транзисторах противоположного типа производимости и подключение нагру- зочных резисторов первого дифференциального усилителя к обкладкам конденсатора позволяет уменьшить погрешность преобразования частотного

модулятора в широком температурном

диапазоне.

Формула изобретения

Частотный модулятор, содержащий включенные между шинами источника питания и соединенные последовательно первые токовый ключ и управляемый генератор тока и вторые токовый ключ и управляемый генератор тока, управляюпще входы обоих генераторов тока подключены к шине входного сигнала, а выводы, соединенные с токовыми ключами, - к выводам конденсатора, и первый дифференциальный усилитель

на транзисторах противоположного

транзисторам токовых ключей типа проводимости, входы которого соединены с выходами токовых ключей, отличающийся тем, что, с целью

уменьшения погрешности преобразова- ния, в него дополнительно введены соединенные последовательно второй и третий дифференциальные усилите--; ли, причем входы второго дифференци-

ального усилителя соединены с выходами первого дифференциального усилителя, а выходы третьего ди4х1:еренци- ального усилителя соединены с входа- ми первого и второго токовых ключей,

при этом второй дифференциальный усилитель выполнен на транзисторах того же типа проводимости, что и транзисторы- токовых ключей, третий ифференциальный усилитель выполнен

513526336 .

на транзисторах противополозкного ,противоположным нагрузочным резистопа проводимости, свободные вьгоодырам входам первого дифференциального

нагрузочных резисторов первого дифтусилителя, а свободные выводы нагруференциального усилителя подключенызочных резисторов второго и третьего

к соединенным с выводами управляемыхдифференциальных усилителей подклюгенераторов тока выводам тех токовьгхчены к противоположным шинам источниключей, выходы которых подключены кка питания.

Составитель Е.Борзов Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова. Корректор В.Гирняк

Заказ 5576/56 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Гocyдapcтвeн oro комитета СССР

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

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

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования и передачи информации с частотно-импульсным представлением сигнала. Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования в широком температурном диапазоне - достигается путем увели-i чения термостабильности частоты выходного сигнала.Для этого вчастотньш модулятор, содержащий токовые ключи 1 и 2, управляемые генераторы 3 и 4 тока, дифференциальный усилитель 6, шину 11 входного сигнала, шины 12 и 13 источника питания, конденсатор 5 и резисторы, дополнительно введены два дифференциальных усилителя 7 и 8. Введение этих усилителей, выполненных на транзисторах разных типов проводимости, и подключение нагрузочных резисторов первого дифференциального усилителя к обкладкам конденсатора позволило уменьшить погрешность преобразования частотного модулятора в широком температурном диапазоне. 1 ил. I СЛ