Управляемый генератор гармоническихКОлЕбАНий Советский патент 1981 года по МПК H03L7/00 

Изобретение относится к радио электронике низких частот и автоматике и может быть использовано а устройстве задания плавно-перестра иваемой опорной частоты гармонических сигналов, в схемах автоматической подстройкичастоты - частотных модуляторах и в других устройствах..

Известен управляемый генератор гармонических колебаний, содержавши последовательно соединенные источник управляющего напряжения, блок сравнения, интегратор и п еобраэователь, напряжение-частота, выход которого является выходе управляемого генератора гармонических колебаний а также преобразователь токнапряженность магнитного поля и опто-электронный преобразователь световой пЬток-напряжение И.

Однако данный генератор имеет недостаточно высокую стабильность частоты генерируемых колебаний, обусловленную многократными промежуточными преобразованиями физической природы управлякмцего и выходного сигналов, и, как следствие, невысокую надежность.

Цель изобретения - повшиение стабильности частоты генерируемых колебаний.

Указанная цель достигается тем, что в управляемый генератор гармо.ничеоких колебаний, содержгиций последовательно соединенные источник упргшлянхцего напряжения, блок сравoнения, интегратор и преобразователь напряжение-частота, выход которого является выходом управляемого генератора гармонических колебаний, введены три фО1 шрователя прямоугольSных импульсов, два элемента К, два интез ратора со сброссмл, последовательно соединенные сумматор, ключ и пиковый детектор, выход которого подключен к другсяяу входу блока срав0нения, при этом входы формирователей прямоугольных импульсов объединены и подключены к выходу преобразователя напряжение-частота, выход первого формирователя прямоугольSных импульсов подключен к сигнальньм входам первого элемента И и .первого интегратора со сбросом, вход. I сброс которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к пер0|вому входу сумматора, выход второго

формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам второго элемента И и второго интегратора со сбросом, вход сброс которого подключен к; выходу второго элемента И, а выход - к второму входу сумматора, выход третьего формирователя прямоугольных ийпульсов подключен к управляющим входам ключа и элементов И.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого управляемого генератораj на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Управляемый генератор гармонических колебаний содержит источник 1 управляющего напряжения, преобразователь 2 напряжение-частота, формирователи 3-5 прямоугольных импульсов, интеграторы б и 7 со сбросом, элементы 8 и 9 И, сумматор 10, ключ 11, пиковки детектор 12, блок 13 сравнения и интегратор 14.

Предлагаемый генератор работает следующим образом.

С выхода источника 1 управляющег напряжения на первый вход блока 13 сравнения(фиг. 1) поступает напряжение И (фиг. 2а), задающее период, гармонических колебаний на выходе генератора (частоту на выходе преобразователя 2 напряжение-частота, вход которого через интегратор 14 подключен к выходу блока 13 сравнения) . Из-эа влияния возмущающих факторов (например, изменения тем.пературы окружающей среды, изменени характеристик элементов преобразователя 2 напряжение-частота и Т.д.} частота гармонических колебаний на выходе генератора может отклоняться от заданного значения. Для устранения отклонения частоты (периода) колебаний от заданного значения переменное напряжение и;2(фиг. 26) с выход преобразователя 2 напряжение-частота преобразовывается в однополярное напряжение для сравнения его с задающим напряжением. U. Для это го напряжение U подается на входы первохо, второго и третьего формирователей 3-5 прямоугольных импуль-v сов (фиг..1). Первый формирователь 3 прямоугольных импульсов вырабатываеш напряжение U (фиг. 2в)в виде пocJ дoвaтeльнocти прямоугольных импульсов, длительность Koiopax определяется интервалами положительности напряжения и. Второй форми- ррватель 4 прямоугольных импульсов вырабатывает напряжение U -(фиг. 2г) в виде последовательное ти прямоугольных импульсов, длитель кость которых определяется интервалг1ми отрицательности напряжения Ц, :Третий формирователь 5 прямоуголь ных импульсов вырабатывает напряжение и5 (фиг. 2д) в виде последовательности прямоугольных импульсов фиксированной длительности, передни фронты которых определяются прохождением напряжения и/з через нулевое значение.

Напряжение и поступает на сигНсшьные входы первого интегратора 6 со сбросом и первого элемент 8 И, напряжение - на сигнальные входы второго интегратора 7 со сбросом и второго элемента 9 И и напряжение Uj на управляющие входы первого элемента 8 И, второго элемента 9 И и ключа 11 (фиг. 1).

На выходе первого интегратора 6 со сбросом вырабатывается и,(Фиг.2е а на выходе второго интегратора 7 со сбросом - напряжение .2ж), изменяющиеся по линейному закону, причем нарастание напряжений U заканчивается, соответственно, по окончании импульсов Uj и U. Параметры интеграторов 6 и 7 со сбросом выбираются таким образом, чтобы обеспечить равенство скоростей изменения напряжений UY

На выходе первого элемента 8 И формируется напряжение Ug (фиг.2з) в виде последовательности импульсов фиксированной длительности, появление которых определяется совпадением напряжений и и Uy. Импульсы Kg включают разрядный ключ первого интегратора 6 со сбросом на время действия импульсов Ug. Аналогично происходит формирование напряжения ид(фиг. 2и) на выходе второго элемента 9 И за исключением того, что появление импульсов Ug определяется совпадением напряжений U5. Импульсы Ug включают разрядный ключ второго интегратора 7 со сбросом на время действия импульсов Ug,

Характерной особенностью управляемого генератора гармонических колебаний является то, что для получения однополярного напряжения, пропорционального периоду гармонических колебаний на выходе генера тора, используется преобразование и,тервалов,равных длительности каждог полупериода напряжения 0, в уровни напряжений, получаемых на выхода интеграторов 6 и. 7,со сбросом в конце каждого полупериода.

Напряжения и поступают на вх 55 ды сумматора 1р (фиг. 1) с выхода которого суммарное напряжение (фиг. 2к) поступает на сигнальный вход ключа 11. Ключ 11 управляется импульсами U.- , пропуская напряжение на вход пикового детектора 12 (фиг. 1) на интервале действия этих импульсов, поскольку уровень напряжения и только на этих интервалах равен уровням напряжений 5.ие,или конце каждого полупериода, т.е. пропорционален длительности каждого полупериода.

Таким образом, на входе пикового детектора 12 формимурется напряжение и (фиг. 2л) в виде последовательности прямоугольных импульсов, длительность которых равна длительности импульсов Uд-, а уровень пропорционален длитель,ности каждого полупериода напряжения U,.

Пиковый детектор 12 преобразует импульсы и в непрерывное однополярное напряжение ) (фиг. 2м) уровень которого между двумя соседними импульсами Uj- пропорционален длительности предыдущего полупериода напряжения Un. Напряжения U и U сравниваются в блоке 13 сравнения, на выходе которого образуется напряжение U. (фиг. 2н), равное разности напряжеНИИ и и и,;.. Напряжение и поступает ;на интегратор 14, на выходе которого образуется напряжение и (фиг. 2о)у определяющее период гармонических колебаний на выходе генератора (часiTOTy на выходе преобразователя 2 напряжение-частота).

Если, например, в управляемом геп нераторе гармонических колебаний имеет место установившийся режим, т.е. период (частота)напряжения на выходе генератора соответствует задающему напряжению 1) (фиг. 2, установившийся режим), то длительности соседних полупериодов напряжения 1/2 т.е. длительности импульсов U и U равны между собой, следовательно/ равны и уровни напряжений и и U7 в конце каждого полупериода нaJrlpяжвния и.2,а также уровни соседних импульсов и. Напряжение Щ-j на выходе пикового детектора 12 неизменно и равно задающему напряжению LL, , т.е. напряжение на выходе блока 13 сравнения равно нулю, а напряжение и.-на выходе интегратора 14 постоян- но и равно некоторому значению, определяемому предыдущими условиями работы генератора.

Если из-за возмущений происходит отклонение частоты напряжения неизменном задающем напряжении U (фиг. 2, неустановившийся режим), то длительности полупериодов напряжения и и, соответственно длителности импульсов Da И и4изменяются, т.е. уровни напряжений Ug и Uy в конце каждого полупериода напряжения U/j отличаются от уровня задающего напряжения U . В результате этого на выходе пикового детектора 12 напряжение . отличается от напряжения и напряжение U на выходе блока 13 сравнения отличается от . нуля, что ведет к изменению напряжения и на выходе интегратора 14 со скоростью, пропорциональной величин

напряжения и , и, следовательно, к изменению периода (частоты) напряжения Ол на выходе преобразователя 2 напряжение-частота. Изменение напряжения и происходит до тех пор, пока частота напряжения U не вернется к значению, определяемому

напряжением и . При достижении заданного значения частоты напряжение на выходе блока 13 сравнения становится равным нулю, а напряжение U to на выходе интегратора 14 принимает iHOBoe постоянное значение.

Таким образом, предлагаемый управляеьшй генератор гармонических 5 (колебаний позволяет поддерживать |пёриод (частоту) напряжения а,, за{даваеьшй задахядим напряжением U , с практически нулевой погрешностью за счет использования принципа регу20 пироваиия по отклонению и применения интегргшьного закона регулирования. .Управляемый генератор гармонических колебаний обладает высокими стабильностью частоты генерируемых колеба25 НИИ, надежностью и быстродействием, обусловливаеквлм тем, что контроль периода гармонических колебаний на выходе генератора осуществляется на кёиздом полупериоде.

30

Формула изобретения

Управляек&ш генератор гармони-. ческих колебаний, содержащнй последовательно соединенные источник управляющего нгшряжения, блок сравнения, интегратор и преобразователь напряжение -частота , выход которого является выходом управляемого

генератора га{ юнических колебаний, |отличаюцийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты генерируемых колебаний, в него введены три фо шрователя прямоугольf ix ш«шульсов, два элемента И, два

интегратора со сбросом, последоиате- , льно соединенные сумматор, ключ и пиковый детектор, выход которого подключен к другсму входу блока сравнения, при ЭТСН4 входы, формирователей прямоугольных импульсов объединены и подх оочены к выходу преобразователя напряжение-частота, выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным

входам первого элемента И и первого интегратора со сбросом, вход сброс которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к первому входу сумматора, выход второго

формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам второго элемента И и второго интегратора со сбросом, вход сброс которого подключен к выходу второго

элемента И, а выход - к второму вхо