Генератор инфранизких частот Советский патент 1987 года по МПК H03B19/12 H03K4/92 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова но в устройствах генерирования и модулирования низкочастотных сигналов

Цель изобретения - повьшение линейности формируемого сигнала с одновременным повьшением надежности его работы за счет обеспечения формирования нормального двоичного кода, приводящего к получению большего количества кодовых комбинаций при снижении количества используемой элементной базы.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - эпюры, поясняющие его работу.

Генератор инфранизких частот содержит генератор 1- прямоугольных импульсов-, выход которого соединен с/ входом счетчика 2 импульсов, каждый из четырех выходов которого соеди- нен соответствующие четыре диода 3 - 6 со свободным вьюодом набора 7 четырех весовых резисторов 8-11, точка соединения которых соединена с первым вьшодом балластного резистора 12, первый триггер 13 R-вход которого соединен с четвертым выходом счетчика 2 импульсов, второй триггер 14, операционный усилитель 15, неинвертирующий вход которого соединен с выходом коммутатора 6 , а выход - с входом фильтра 1 7 низких частот, выход которого соединен с шиной 18 выхода, первый 19, второй 20, третий 21 резисторы, элемент И.ГШ-НЕ 22, причем счетчик 2 импульсов выполнен довичным реверсивным, его вход управления соединен с выходом первого триггера 13,8-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 22, четыре входа которого соединены соответственно с четырьмя выходами двоичного реверсивного счетчика 2 импульсов, а выход соединен с С-входом второго триггера 14,В-вход которого соединен со своим выходом и управляющ;им входом коммутатора 16, вход которого соединен с общей точкой соединения набора 7 весовых резиторов и через первьй резистор 1 9 - с инвертирующим входом операционного усилителя 15, соединенным через второй резистор 20 с его выходом, неинвертирующий вход операционного усилителя через третий резистор 21

0

соединен с общей шиной, второй вй вод балластного резистора )2 соединен с общей шиной, причем сопротивление набора 7 весовых резисторой от младшего разряда к старшему и сопротивление балластного резистора 12 находятся в соотношении 1:0,5: :0,25:0,14:0,11.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 прямоугольных импуль ,сов вырабатывает выходные сигналы непрерьюно. Примем за ;-исходное сос5 тояние остальной части схемы следующее: счетчик 2 находится в состоянии 0000, сигналы на всех его выходах отсутствуют, триггер 14 в воз- , бужденном состоянии (напряжение на

0 его инверсном выходе отсутствует), на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 сформирован сигнал, триггер 13 находится в возбужденном состоянии, на входе управления направлением счета i

5 счетчика 2 установлен сигнал 1 прямого счета. На вход управления коммутатора 16 сигнал не подан, поэтому на неинвертирующем входе операционного усилителя 15 напряжение равно нулю, и данный усилитель работает в режиме инвертора, т;е. выходное напряжение усилителя равно и противоположно по знаку напряжению на резисторе 12. Выходное напряжение . всей схемы равно нулю.

При поступлении первого импульса на вход счетчика 2 последний переходит в состояние 0001, т.е. выходное напряжение появляется только на пер-.- вом выходе счетчика 2. При этом напряжение на балластном резисторе 12 определяется соотношением сопротивлений балластного резистора 12 и весового резистора 8, подключенного к 45 первому выходу счетчика 2 (остальные весовые резисторы набора 7 при данном коде отключены от выходов счетчика диодами). Данное соотно- . шение выбрано равным 0,11:1, в связи с чем напряжение на балластном резисторе и,2 составляет:

0

5

0

50

и

.,,

0,099и„, (1)

11(0001)1+0,11

gg где Up - выходное напряжение счетчика 2.

При поступлении второго импульса на вход счетчика 2 последний перехо дит в состояние 0010, т.е. выходное

напряжение сформировано только на втором выходе счетчика 2, При этом напряжейие на балластном резисторе 12 определяется соотношением сопротивлений весового резистора 9 и балластного резистора 12 и составляет:

и . о 18U (2)

fi(ooio-) -0,5 +0,11 .

При поступлении третьего импульса на вход счетчика 2 последний переходит в состояние ООП, т.е. выходные напряжения присутствуют на первом и втором выходах счетчика 2, включены два соответствующих весов ых резистора 8 и 9, напряжение на балластном резисторе U, составляет:

«тт .

и

12(оои1

VV О V/ а 1 I

IZoIII

1+0,5 +0,11

0,248U

Далее счетчик 2 последовательно переходит в состояния 0100, 0101, ОНО, .0111 , 1000.

В таблице приведены соответствующие расчетные соотношения и величины напряжений на балластном резисторе 12. Для сопоставления полученного ступенчатого напряжения и синусоидального сигнала здесь же приведены отношения напряжений U к максимальной величине данного напряжения, а также величины синусоидального сигнала (амплитуда равна едини- це ) для аргументов, взятых с шагом 11,25-(9078-11 ,25°).

Данные таблицы подтверждают, что полученное ступенчатое напряжение является квазисинусоидальным.

Таким образом, благодаря выбран- Hbw соотношениям сопротивлений весовых и балластного резисторов, огибающая формируемого на балластном резисторе напряжения близка к синусоиде.

На фиг.2 приведены эпюры напряжений :

и , - на выходе генератора Г прямоугольных импульсов (фиг.2а),

и JO - на первом выходе реверсивного счетчика 2 первый разряд (фиг.26),

и - на втором выходе реверсивного счетчика 2 второй разряд (фиг.2в).

358062

и - - на третьем выходе реверсивного счетчика 2 третий разряд (фиг.2г),

и - на четвертом выходе ревер- 2

сивного счетчика ряд (фиг.2д),

четвертый рази

14- на балластном резисторе 14

(фиг.2е),

10

и

элемента ИПИе ыхНЕ

15

20

25

30

- на выходе 22 (фиг.2ж), иа выходе первого триггера

13(фиг.2з),

и - на выходе второго триггера

14(фиг.2и),

.и - на входах операционного усилителя 15 (фиг.2к),

Ug - на выходе операционного усилителя 15 (фиг,2л),

и,о - на выходе устройства в целом (фиг.2м).

При состоянии 1000 счетчика 2 импульсом с выхода четвертого разряда счетчика по R-входу триггер 13 переходит в невозбужденное состояние, на входе управления направлением счета счетчика 2 устанавливается сигнал О обратного счета.

Теперь с каждым последующим выходным импульсом генератора 1 состояние счетчика 2 изменяется от 1000 до 0000 (1000,0111, 0110,0101,

0100,0011,0010,0001,0000) в обратном порядке. При этом на балластном

25 резисторе 12 формируется напряжение, соответствующее, заднему фронту полуволны синусоиды.

В течение всего времени счета от 0000 до 1000 и обратного счета от

40 1000 до 0000 на выходе операционного усилителя 15 формируется ступенчатое напряжение U, соответствующее отрицательной полуволне синусоиды (данный усилитель работает в режиме

45 инвертора).

При переходе счетчика 2 в состояние 0000 появляется импульс на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22, триггер 13 вновь переходит в возбужденное сосgQ тояние, на входе U/D управления направлением счета счетчика 2 устанавливается сигнал прямого счета. Одновременно передним фронтом выходного сигнала .элемента ИЛИ-НЕ 22

gg триггер 14 переводится в другое сос- тояние, в данном случае - невозбужденное. При этом коммутатор 16 подключает неинвертирующий вход операционного усилителя 15о к общей точке весовь:(х резисторов, благодаря чему данный усилитель переводится в режим повторителя.

Вновь при работе счетчика 2 от состояния: 0000 до 1000 и обратно до 0000 на балластном резисторе 12, формируется ступенчатое напряжение соответствующее положительной полуволне сш1усоиды, на выходе операцион- ,д третий резисторы, отличаюного усилителя 15 формируется положительная полуволна синусоиды.

Затем после перехода счетчика 2 в состояние 0000 вновь изменяется сосщ и и с я тем, что, с целью повы шения линейности формируемого сиг ла при одновременном повьппении на дежности его работы, в него введе

тояние триггера 14,коммутатор 16 от- 15 элемент ИЛИ-НЕ, причем счетчик им- ключает неинвертирующий вход операционного усилителя 15 от балластного резистора 12, данньй усилитель переводится в состояние инвертора.

пульсов выполнен двоичным реверсивным, его вход управления соединен с выходом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом элемент

Схема устройства в целом переходит в 20 ИЛИ-НЕ, с первого по четвертый вхо- исходное состояние, и далее весь про- , ды которого соединены соответственно цесс повторяется.с первого по четвертый выходами дво-

Фильтр 17 низких частот на операционном усилителе служит для сглаичного реверсивного счетчика.импульсов , а выход соединен с С-входом вто

живания ступенчатоизменяющегося ква- 25 рого триггера, D-вход которого сое- зисинусо)-здального напряжения и подав- динен со своим выходом и управляю- ления высокочастотных помех коммутащим входом коммутатора, вход которого подключен к точке соединения на- о бора весовых резисторов и через перизобретения зо резистор - к инвертирующему входу операционного усилителя, соединен-, ному через второй резистор с его вы-, ходом, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя через третий резистор соединен с общей шиной, а второй вьшод балластного резистора соединен с общей шиной, причем сопротивления весовых резисторов от младшего разряда к старшему и сопротивлёг ние балластного резистора находятся в соотношении 1:0,5:0,25:0,14:0,11.

ции.

Формула

Генератор инфранизких частот, содержащий генератор прямоугольных импульсов , выход которого соединен с входом счетчика импуЛьсов, каждьш из четырех выходов которого через соответствующий диод соединен со сво- боднь м вьшодом соответствующего из набора весовых резисторов, точка соединения которых соединена с первым вьшодом балластного резистора, пер35

40

0,11+1

0010

и

0,11+0,5

001 1

-:2л11

irotr -

13580626

. вый триггер, R-вход которого соединен с четвертым выходом счетчика импульсов, второй триггер, операционный .усилитель, неинвертирующий вход ко- соединен с выходом коммутато- ра, а выход - с выходом фильтра низких частот, выход которого соединен с выходной шиной, первый, второй и

щ и и с я тем, что, с целью повышения линейности формируемого сигнала при одновременном повьппении надежности его работы, в него введен

элемент ИЛИ-НЕ, причем счетчик им-

пульсов выполнен двоичным реверсивным, его вход управления соединен с выходом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом элемента

ичного реверсивного счетчика.импульсов , а выход соединен с С-входом вто0,180 0,410 .

0,383

0,248 0,564

0,556

8

Продолжение таблицы

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах генерирования и модулирования низкочастотных сигналов. Цель изобретения - повышение линейности формируемого с игнала с одновременным повьшением надежности работы генератора. Цель достигается за счет обеспечения формирования нормального двоичного кода, приводящего к получению большого количества ко- довых комбинаций при снижении количества используемой элементной базы. Генератор инфранизких частот содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2 импульсов, диоды 3-6, вьюоды 7 набора весовьк резисторов 8-11, балластный резистор 12, г триггеры 13 и 14, операционный усилитель 15, выходной коммутатор 16, фильтр 17 нижних частот, шину 18 выхода, резисторы 19, 20 и 21, элемент ИЛИ-НЕ 22. Фильтр 17 выполнен на операционном усилителе и служит для сглаживания ступенчатоизменяю- щегося квазисинусоидального напряже- ния и подавления высокочастотных помех коммутации. 1 табл. 2 ил. (Л ь СдЭ ел 00 ±I