Функциональный генератор Советский патент 1980 года по МПК H03K3/17 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах перемножения времяимпульсного типа. Известны генераторы прямоугольных импульсов, содержащие времязадающую RSцепь, имеют постоянный, зависящий только от параметров схемы, коэффициент заполнения 1. Недостатком этого генератора является нестабильность коэффициента заполнения. Известен генератор импульсов, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через конденсатор с общим выводом и через резистор обратной связи - с его выходом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, включенного между выходом дифференциального усилителя и общим выводом 2. Существенными недостатками известного генератора являются температурная нестабильность коэффициента заполнения и значительная нелинейность его зависимости от управляющего напряжения, обусловленная нелинейностью вольтамперных характеристик диодных цепочек. Цель изобретения - стабилизация коэффициента заполнения и линеаризация его зависи.мости от управляющего напряжения. Цель достигается тем. что в устройство, содержащее дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через концентратор с общим выводом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, включенного между выходом дифференциаль ного усилителя и общим выводом, введены полевой транзистор, сток и исток которого соединены с выходом и инвертирующим входом дифференциального усилителя, а также цепь управления, содержащая фазоинверсный каскад, два RS-фильтра, коммутатор, усилитель и резистор, причем два выхода фазоинверсного каскада через RS-фильтры соединены с двумя входами ком.мутатора, управляющий вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, а выход коммутатора через усилитель подключен к затвору полевого транзистора и через резистор - к источнику постоянного напряжения. На чертеже представлена схема предлагаемого генератора. Генератор содержит дифференциальный усилитель 1, неинвертирующий вход которого соединен со средней точкой резистивного делителя 2, 3 напряжения, включенного между выходом дифференциального усилителя и общим выводом, конденсатор 4, подключенный между инвертирующим входом дифференциального усилителя и общим выводом, полевой транзистор 5, стоком подключенный к выходу дифференциального усилителя, а истоком - к его инвертирующему входу, фазоинверсный каскад 6, два выхода которого через RS-фильтры 7, 9 и 8, 10 подключены соответственно к двум входам коммутатора 11, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход коммутатора через резистор 12 подключен к источнику ПОСТОЯННОГО напряжения и через усилитель 13 - к затвору полевого транзистора. Предлагаемый генератор работает как мультивибратор, в котором времязадающую цепь образуют разрядный конденсатор 4 и канал полевого транзистора 5. Выходными импульсами генератора управляется коммутатор 11, который через резистор 12 поочередно подключает конденсаторы 9 и 10 к источнику постоянного напряжения. Во время действия положительного импульса Т| (ключ замкнут на конденсаторе 9) конденсатор 9 заряжается от источника положительного напряжения через резистор 12, а за время полного периода Т Ti + Тг он разряжается через резистор 7. В равновесном состоянии заряд конденсатора 9 за период равен его разряду за период, при этом на конденсаторе устанавливается некоторое постоянное напряжение ei. Поэтому справедливо равенство Uo -ei т- - т Т, где о -напряжение источника; Гр -сопроти .ление резистора 12, г сопроти ление резисторов 7 и 8. Процесс заряда и разряда конденсатора 10 аналогичен, но управляющее напряжение Up ; поступающее на вход фильтра 8, 10 от второго выхода фазоинверсного каскада 6, имеет противоположный знак. ПоэтомуУо-Ёг Si + Up „. То р I где е -напряжение на конденсаторе 10. В рабочем режиме значения напряжений Ci и вг автоматически устанавливаются равными, так как появление разности напряжений на конденсаторах 9 и 10 обуславливает появление на входе усилителя 13 последовательности прямоугольных импульсов с амплитудами EI-Сг, которые действуют как сигнал рассогласования, т. е. эти импульсы посредством усилителя 13 управляют сопротивлением канала полевого транзистора 5, изменяя временные параметры генерируемых импульсов и тем самым режимы перезарядки конденсаторов 9 и 10 до тех пор, пока не достигнется равенство ei г С учетом этого факта из первых двух уравнений, после их сложения, следует ei а после вычитания этих уравнений и с учетом последнего выражения нетрудно получитьТ.-Т, rj:.|j:o-,, L РШ Проведенный анализ показывает, что коэффициент заполнения зависит от управляющего напряжения Up по строго пропорциональному закону. Кроме этого, в предлагаемой конструкции обеспечивается высокая стабильность коэффициента заполнения, так как влияние температурных и других дестабилизирующих факторов устраняется благодаря действию отрицательной обратной связи по коэффициенту заполнения. Частота колебаний генератора может управляться путем изменения напряжения источника питания Uo. Поэтому устройство может быть использовано и как преобразователь напряжение-частота, что расщиряет его функциональные возможности. Формула изобретения Функциональный генератор, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через конденсатор соединен с общим выводом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, включенного между выходом дифференциального усилителя и общим выводом, отличающийся тем, что, с целью стабилизации коэффициента заполнения и линеаризации его зависимости от управляющего напряжения, введены полевой транзистор, фазоинверсный каскад, два RS-фильтра, электронный коммутатор, резистор и усилитель, причем два выхода фазоинверсного каскада через RS-фильтры подключены к двум входам коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход коммутатора через резистор соединен с источником постоянного напряжения и через усилитель - с затвором полевого транзистора, сток и исток которого подключены к выходу и инвертирующему входу дифференциального усилителя соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители. «Мир, 1978, с. 222. 2.Авторское свидетельство СССР № 429506, кл. Н 03 К 1/18, 11.10.72.