УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ Советский патент 1970 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к системам автоматического управления, в частности к устройствам для автоматической стабилизации заданной частоты собственных колебаний самонастраивающейся системы.

Известные устройства такого назначения содержат блок формирования прямоугольных колебаний .из входного сигнала, дифференцирующий контур на / С-элементах и сумматор.

Недостатком известных устройств является сравнительно низкая точность стабил изации частоты собственных колебаний самонастраивающейся системы.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем установлен фантастрон и генератор линейно убывающего напряжения, вход которого связан непосредственно с выходом блока формирования прямоугольных колебаний и подключен через дифференцирующий контур ко входу фантастрона, выход которого подсоединен ко входу сумматора, связанного с выходом генератора линейно убывающего напряжения. Такое выполнение устройства для автоматической стабилизации позволяет повысить точность стабилизации частоты собственных колебаний самонастраивающейся системы.

временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для автоматической стабилизации частоты собственных колебаний самоиастраивающейся системы содержит блок 1 формирования прямоугольных колебаний из входного сигнала, дифференцирующий коитур 2, генератор 3 линейно убывающего напряжения, фантастрон 4 и сумматор 5.

Блок формирования нрямоугольных колебаний из входного сигнала (см. фиг. 2) вынолнен на стабилитронах Д1 и Д2 и резисторах RI и Rz, дифференцирующий контур включает резистор RZ и конденсатор Cf, генератор линейно убывающего напряжения содержит транзисторы TI, TZ и Гз, диод Дз, а также конденсаторы С2, Сз и источник питания EI. Схема фантастрона собрана на транзисторах Т, ГБ, Те и содержит диод Д, для подачи отрицательных импульсов зануска фантастрона. Входной сигнал УВХ поступает в блок формирования нрямоугольных колебаний, с выхода которого нрямоугольный сигнал f/n (см. фиг. 3) подается на вход генератора линейно убывающего напряжения и запускает его. Одновременно сигнал с выхода блока формирования прямоугольных колебаний поступает на дифференцирующий контур, который формирует короткие отрицательные импульсы

генератор линейно убывающего напряжения и фантастрон запускаются одновременно. На выходе генератора линейно убывающего напряжения появляются отрицательные пилообразные импульсы Uf, равные по длительности полупериоду входных колебаний, а на выходе фантастрона появляются положительные пилообразные импульсы /Уф, равные по длительности полупериоду колебаний заданной частоты. При равенстве контролируемой частоты колебаний системы /i заданной частотой /3 фантастрон и генератор линейно убывающего напряжения .вернутся в свое исходное состояние одновременно, и пр-и суммировании равных по величине и противоположных по знаку импульсов на сумматоре результирующий сигнал t/Bbix будет равен нулю. При частоте колебаний системы Д больше заданной раньше в «сходное состояние вернется генератор линейно убывающего напряжения, поэтому на выходе сумматора появляются импульсы положительной полярности. При частоте колебаний системы fi меньше заданной раньше в исходное положение вернется фантастрон, поэтому на выходе сумматора появятся импульсы отрицательной полярности.

В исходном состоянии транзисторы TI и Гз генератора линейно убывающего напряжения, работающие в ключевом режиме, закрыты, а транзистор Г2, также работающий в ключевом режиме, открыт за счет подачи отрицательного потенциала на его базу от источника питания схемы через резистор 4 и положительного потенциала на его эмиттер. Рабочая точка транзистора 72 выбрана, в области насыщения. Поэтому конденсатор Сз полностью разряжен за счет щунтирования его транзистором . Сигнал на выходе генератора линейно убывающего напряжения равен нулю.

Транзисторы Тц и Т фантастрона открыты и в их коллекторных цепях протекают токи, соответствующие режиму их насыщения. Делителем напряжения обеспечивается закрытое состояние транзистора Т,. Конденсатор С заряжен до величины потенциала источника питания схемы.

Режим работы схемы статически устойчив я может продолжаться неопределенно долго.

Поступая на вход устройства, сигнал затем преобразуется в прямоугольные колебания и поступает на базу транзистора Т, который управляет транзистором TZ и, кроме того, служит для повышения крутизны фронтов прямоугольных колебаний, поступающих с выхода блока их формирования.

Одновременно сигнал с выхода этого блока поступает на дифференцирующий контур , выполняющий роль синхронизатора. При поступлении отрицательной полуволны прямоугольного сигнала на базу транзистора Г последний открывается и закрывает транзистор TZ за счет источника 1, с которого положительный потенциал прикладывается к базе транзистора TZ, а отрицательный потенциал через открытый транзистор Т - к эмиттеру

транзистора TZ. При закрытии транзистора TZ конденсатор Сз начинает заряжаться.

Отрицательный потенциал коллектора транзистора TZ растет до тех пор, пока этот транзистор закрыт. Пзменение напряжения на коллекторе транзистора TZ через эмиттерный повторитель на транзисторе Гз и конденсатор Cz передается на резистор Ri. Ток через резистор Re, - практически постоянный (диод Дз

заперт). Поэтому напряжение на конденсаторе Сз меняется по линейному закону. Конденсатор Cz, емкость которого выбрана достаточно большой, заряженный в исходном состоянии до величины потенциала источника питания схемы, выполняет при заряде конденсатора Сз функцию источника напряжения, так как основной источник диодом Дз отключается. После окончания полупериода колебаний входного сигнала (отрицательной прямоугольной полуволны) транзистор TI закрывается и открывается транзистор TZ конденсатор Сз разряжается через этот открытый транзистор. На выходе схемы генератора линейно убывающего напряжения появляется пилообразный

импульс.

Одновременно с началом заряда конденсатора Сз запускается фантастрон отрицательным импульсом, формируемым дифференцирующим контуром и диодом Д4- Этот короткий отрицательный импульс поступает на базу транзистора Тъ; в результате этого уменьшается коллекторный ток транзистора TQ, что приводит к увеличению отрицательного напряжения на нем.

Появление тока коллектора транзистора Т, вызывает уменьшение коллекторного напряжения; изменение коллекторного напряжения через конденсатор С передается на базу транзистора Гб, что тем самым поддерживает меньшее, чем в исходном состоянии, значение коллекторного тока транзистора Ге. Во время рабочего хода транзистор Га работает в усилительном режиме, транзистор Га - вблизи

режима насыщения, а транзистор Т работает в режиме отсечки. Конденсатор С разряжается через транзисторы Т, |И 7е; напряжение смещения на базе транзистора Те уменьщается, его коллекторный ток возрастает. Напряжение на коллекторе транзистора Гз, а значит и на коллекторе транзистора Ге (в режиме, близком к насыщению) изменяется во вре.мени по линейному закону. Период длится до полного разряда конденсатора С. В этот

момент начинается перераспределение тока между транзисторами Ts и Т. Ток транзистора Гб становится постоянным, что приводит к прекращению действия обратной связи; ток транзистора T лавинообразно увеличивается,

а транзистор Т запирается. Конденсатор С заряжается опять до потенциала источника питания схемы, и схема снова готова к запуску. На выходе фантастроиа появляется пилообразный импульс положительной полярноПри поступлении следующей отрицательной полуволны прямоугольного колебательного сигнала на входы генератора линейно убывающего напряжения и фантастрона процессы, происходящие в схеме анализатора частоты, повторяются.

Съем сигнала -на сумматор может осуществляться, например, через разделительные емкости СБ и Cg. На выходе сумматора таким образом получается разностный сигнал f/Еых. пропорциональный отклонению частоты колебаний системы от заданной.

Предмет изобретения

Устройство для автоматической стабилизации заданной частоты собственных колебаний

самонастраивающейся системы, содержащее блок формирования прямоугольных колебаний из входного сигнала, дифференцирующий контур на 7 С-элементах и сумматор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности автоматической стабилизации заданной частоты, в нем установлен фантастрон и генератор линейно убывающего напряжения, вход которого связан непосредственно с выходом

блока формирования прямоугольных колебаний и подключен через дифференцирующий контур ко входу фантастрона, выход которого подсоединен ко входу сумматора, связанного с выходом генератора линейно убывающего

напряжения.

9

;

и Ci/f MOf77Op

fi -f3