Каскадный умножитель частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

Изобретение относится к эпйстротехнике и может быть использовано в качест ве преобразователя частоты в устройствах информационно-измерительной техники. Известны устройства для умножения частоты, основанные на выделении высших гармонических составляющих колебательным контуром 1. Недостатком устройств является невоэ можность использования их в широком Диа пааоне частот, поскольку необходимо пере страивать резонансный контур. Умножители с пространственным кодированием на основе ЭЛТ имеют широкий диапазон рабочих частот 2. Однако они весьма сложны по конструкции. Устройства умножения частоты с линия ми задержки, одновибраторами, счетчнкамн теряют информацию о фазе, что являет ся их основным недостатком. Умножители с обратной связью имеют широкий частотный диапазон с сохранением информации . Однако они сложны по устройству, так .как содержат в своем составе фазовый детектор, фильтр низкой частоты, управляемый генератор и делитель частоты. Недостатком умножителя частоты с пространственным кодированием на основе многообмоточного трансформатора является необходимость иметь многофазное, питающее напряжение Широко распространены умножители частоты на основе двухползппериодных выпрямителей Н. Их недостатками являются либо сложн-, |ЕЮСТЬ конструкции, либо необходимость иметь трансформатор. Наиболее близким к предлагаемому я&ляется каскадный умножитель частоты, содержащий формирователь тр гольного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора, а выход - со входом йфвого каскада умножителя з. Недостатком данного устройства умножения ча,стоты является наличие в его схеме разделительных трансформаторов, что усложняет конструкцию, технологию ИЗГОТОБпения, а также снижает напежность устройства. Цепью изобретения является упрощение и повьпиение надежности устройства. Эта цепь достигается тем, что в каскад ном умножитепе частоты, содержащем формирователь треугольного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора, а Bbjxoa - со входом первого каскада - каждый каскад умножителя состоит из двух транзисторов, коллектор первого тран зистора подключен к одной шине питания через резистор и к базе второго транзистора, коллектор которого подключен к той же шине питания, а эмиттер образует выходной вывод каскада и соединен со входом следующего каскада, базой первого транзистора и через второй резистор - с другой шиной питания, являющейся общей, причем, эмиттер первого транзистора подключен к общей шине через два последовательно соединенных дополнительных резистора, параллельно одному из которых включен конденсатор. Кроме того, с целью улучшения условий эксплуатации (упрощение подстройки по постоянной составляющей) дополнительный резистор, параллельно которому включен конденсатор, выполнен ре гулируемым. На фиг. 1 приведена принципиальная , схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип действия предлагаемого устройства. В каскадном умножителе частоты выход генератора 1 соединен с формировате-лем 2 треугольного напряжения, выход которого подключен ко входу первого каскада умножителя частоты 3 - базе первог транзистора каскада. Каждый каскад, умно жения (удвоения) .содержит транзистор 4, коллектор которото через резистор 5 соединен с шиной питания, а эмиттер через два последовательно включенных резистора 6 и 7 подключен к общей шине, причем параллельно одному из резисторов подключен конденсатор 8, второй тран1зистор KSCV када 9, база которого подключена к коллектору первого транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, а эми тер-выхоп каскада - подключен ко входу следующего каскада 1О i через резистор 11 к общей шине. Устройство работает спеауюшим образом. С генератора, частоту котор го необходимо умножить, сигнал произвольной поступает на вход формирователя треугольного напряжения, с вьосода которого напряжение треугольной формы поступает на вход умножителя частоты - базу первого транзистора каскада. Резисторы в цепях эмиттера и коллектора первого транзистора, которые являются нагрузочными для переменной составляющей, равны, а величина резистора параллельно которому подключен конденсатор, подбирается такой, чтобы при отсутствии переменной составляющей на входе транзистор находился на границе насыщенного состояния, при этом UBX х и Это равенство будет выполняться для значений переменной составляющей UB,,O-(2) Например, при возрастании напряжения на входе, поскольку транзистор насьвцен, то напряжение на коллекторе будет синхронно возрастать с напряжением на базе. При уменьшении напряжения на входе напряжение на коллекторе будет также уменьшаться до момента времени, при котором .о.(3) Промежуток времени O-t, при котором вьшолняется равенство (1) и условие (2), показан на фиг. 2.. При уменьшении переменной составляющей меньше нуля Ue; О . транзистор выходит из состояния насыщения и начигнает закрьюаться. При этом потенциал коллектора начинает увеличиваться, поскольку сопротивление транзистора возрастает ( каскадработает в режиме инвертирукщего усилителя при выполнении условия (1)). Этому режиму будет соответствовать соотношение UK, (5) (на фиг. 2 это соответствует промежутку времени ). Для согласования с нагрузкой на втором транзисторе выполнен эмиттерный повторитель. Таким образом, переменная составляющая выходного напряжения сохранит фазу и форму входного напряжения, имея при этом удвоенную частоту. формула изобретения 1. Каскадный умножитель частоты, содержеадий формирователь треугольного напряжения, вход которогчэ соединен с выходом генератора, а выход - со входом первого каскада, отличающийся

575

тем, что с цепью упрощения и повышешта надежности, каждый каскаа умножителя состоит из двух транзисторов, коллектор первого транзистора подключен к одной шине питания, через резистор и к базе второго транзистора, коллектор которого подключен к той же шине питания, а эмиттер образует выходной вывод каскада и соединен со входом следующего каскада, базой первого транзистора и через второй резиотор - с другой шиной питания, являющейся обшей, причем, эмиттер первого транзистора подключен к обшей шине через два последовательно соединенных дополнительных резистора, параллельно одному из которых включен конденсатор.

706

2. Умножитель поп.1,отличаю ш и и с я тем, что с целью улучшения условий эксплуатации, дополнительный резистор, параллельно которому включен конденсатор, выполнен регулируемым.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ризкин И.Х. Умножители и делители частоты. М., Связь, 1976.

2.Новицкий П.В., Кнорринг В.Г., Гутпиков B.C. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., Энергия, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР Ni 124004, кл.- Н 02 М 5/16, 1960.

ф«г/