Функциональный генератор Советский патент 1981 года по МПК H03K4/69 H03K3/02 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНБШ ГЕНЕРАТОР

1

Изобретение относится к импульсной технике, связанной с одновременным пблучением сигналов прямоугольной и треугольной формы и регулированием скважности выходных импульсов, и может найти применение в приборостроении, автоматике, информационно -из.мерительной и вычислительной технике.

Известен генератор функций с регулируемой скважностью выходных импульсов, управляемый по частоте электрическим сигналом, содержащий интегратор, релейный элемент и переключающую схему, соединенную с двумя- оконечными усилителями. Выходы этих усилителей через токозадающие резисторы с помощью переключающей схемы, управляемой от релейного элемента, поочередно подключаются ко входу интегратора. Изменение сим.метрии выходных импульсов вызывает изменение частоты их следования 1.

Известен также функциональный генератор, содержащий диодный переключатель, интегратор, релейный элемент, входной масщтабный усилитель, переменный резистор, включенный между ограничительными резисторами, первый и второй источники тока, onepauiiOHHbie усилители и масштабные резисторы. Регулирование временной симметрии (скважности) выходных импульсов в генераторе осуществляется за счет изменения соотношения величин токов, пост паКЩих через диодный переключатель на вход интегратора 2.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность, обусловленная наличием достаточно большого количества операционных усилителей (б штук) и масштабных резисторов (12 штук), включаемых в цепи между выходом входного масштабного усилителя и диагональю диодного переключате.тя.

Цель изобретения - повышение надежности генератора за счет упрощения его построения.

Для достижения указанной цели в функциональном генераторе, содержащем диодный переключатель, интегратор и релейный элемент, соединенные последовательно, входной масштабный усилитель, переменный резистор, включенный между ограничительны.ми резисторами, операционные усилители и первый и второй источники тока, у каждого из которых токозадающий резистор

включен между источником питания соответствук}Н1ей нолярности и инвертирующим входом операционного уси,:нте.1я е транзистором в цени отрицательной обратной связи, а выход соеднне-н с диодным нереключателем. к иеинвертирующему в.ходу операционного усилителя первого источника тока подключены первый масштабный резистор, соединенный е источником питания положительной полярности, и токовый выход нерво1Х1 донол 1ительпого транзистора, включенно1о в цень отрицате.тьной обратной связи первого промежуточного операционного уеилителя, к неинвертирующему входу операционного усилителя BTOpoio источника тока нодк.тючен второй масштабный ре: истор, соединенный с источником нитания отрицате.1ьной нолярности, и токовый выход BTOporcj донолннтельно1о транзиетора, включенн()1о в неиь отрицате.ИмЮЙ обратной связи BTOpt)ro промежуточного оиерациопного усилителя, инвертируюниге входы нервогч) и второгс; нромежу 1очных операционных усилителей соединены между собой через ограничите;1ьные резисторы и неременный резистор с движком, нодключенным к тине пулевого потенциала, неинвертируюнхий вход BTopoio иромежуточного онерационного усилителя нодк.иочен к выходу входного масштабного уси.тителя, а ненн ертируюи1ий вход иервого промежуточного онерационного усилителя соединен с выходом инвертирующего уси,1ителя, подключен пого к выходу входного маецггабHOio уси;1ителя.

На чертеже представлена фу11кциона, схема предлагаемого устройства.

Функциональный генератор содержиг диодный перек.початель I. интегратор 2, релейный элемент 3, входной ,масн)табный уеилите,:1ь 4, пере,1енный резистор о, ограничительные резисторы 6 и 7, первый 8 и второй 9 источники тока, первый 10 и второй 11 про,межут)чные ()перац,ионньге ycH.itiтели с включенными в цепях отрицательной обратной связи транзисторами 12 и 13 первый 14 и второй 15 масн атбные резисторы и инвертируюший усилитель,16,

При подаче входного управляюш,его ;:апряжения и у на вход уси.тителя 4, в случае нахождения движка переменного резистора 5 в среднем положении (L 0,5) на резисторах 14 и 15 токи i, i г, создают одинаковые падения напряжения, которые повторяются на резисторах, подключенных к инвертирующим входам операционных уеилителей источников тока 8 и 9, В резу.чьтате в выходных цепях источников тока 8 и 9, соединенных с диагона;п ю диодного переключателя 1, протекают одинаковые токи i it,, поочередно ноетупаюнше на вход интегратора 2, Такимобразом, за счет равенстваТОКОВ 1 ij и нропорциональности евязи между тока,ми и ij в замкнутом контуре, состоящем из диодиого переключателя 1, интегратора 2 и релейного элемента 3, возникают симметричные автоколебания, которые на выходе интегратора гмеют треу1Ч).тьную фор,му, а на выходе релейного элемента - прямоугольную. Перестройка частоты автоколебаний осуществляется посредством изменения управляющего сигнала U, , который усилителями 4 и 16 преобразуется в равные но ве.тичине и разнополярные напряжения ±U, нрик,тадывае,мые к неинвертирующим входам промежуточных онерационных усилителей 10 и 11,

Регулирование временной сим,метрии выходных имиульеов осуществляется за счет изменения соотношения величин токов 1,з и ц. регулирования временной симметрии ВЫХ(Х1ИЫХ ИМН ЛЬСОВ (при ПОСТОЯ)1ной частоте их следования) характеризуется с.тедующим соотношением, связьц1а.ющи,: д;и-1тельности Т и Тг.треугльного сигнала с частотой колебаний:

d

(1)

Т, +Tj. -г const.

to

С учетом обратно пропорциональной связи между временем нарастания Т, (спада Т треугльного сигнала на выходе интегратора и величиной тока 13(4), поетупаюпхего на вход интегратора, соотношение (1) приводи те я к виду

- -, - const

Токи i и 1г определяются относительным перемещением d0 d . i/ дзижка перемеиного резистора 5, сопротивлением этого резиетора R и сопротивлениями Rg огран и ч и тел ьн ых р ез и сто ро в:

М . (3) 1 - (,.ц

(1-4)RW

За счет пропорциональности ве/шчин токов 13 if и г результат подстановки (3) и (4) в (2) показывает, что частота колебаний Io не зависит от параметра L. Таким образом, в геьераторе пере,мещением движка переменного рез1;етора 5 оказывается возможкЕям регупировать скважность выходных импульсов, :;е из:йеняя частоты нх следования,

В 1 редлагаемом устройстве за счет использования нромежу гочных усилителей 10 и П в составе источников тока, у которых токозадающая цень (резисторы 6, 5, 7) является общей, возможно уменьшение .числа операционных усилителей (с шести до г;яти) и масштабных резисторов (с двенадцати до четырех), включаемых в цени между входным масштабным усилителем 4 и диагональю диодного переключателя 1 что приводит к упрощению 11острое1;ия уетройства и повышению его надежности. Формула изобретения Функциональный генератор, содержащий диодный переключатель, интегратор и релейный элемент, соединенные последовательно, входной масштабный усилитель, переменный резистор, включенный между ограничительными резисторами, операционные усилители и первый источники тока, у каждого из которых токозадающий резистор включен между источником питания соответствуюш.ей полярности и инвертируюшим входом операционного усилителя с транзистором в цепи отрицательной обратной связи, а выход соединен с диодным переключателем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, к неинвертируюшему входу операционного усилителя первого источника тока подключены .первый масштабный резистор, соединенный с источником питания положительной полярности, и токовый выход первого дополнительного транзистора, включенного в цепь отрицательной обратной связи первого промежуточного операционного усилителя, к неинвертируюшему входу операционного усилителя второго источника тока подключены второй масштабный резистор, соединенный с источником питания отрицательной полярноГ

-af + f /

N

а

. сти, и токовый выход второго дополнительного транзистора, включенного в цепь отрицательной обратной связи второго промежуточного операционного усилителя, инвертирующие входы первого и второго про.межутачных операционных усилителей соединены между собой через ограничительные резисторы и переменный резистор с движком, подключенным к шине нулевого потенциала, неинвертирующий вход второго .„ межуточного операционного усилителя подключей к выходу входного масштабного усилителя, а неинвертируюш.ий вход первого промежуточного операционного усилителя соединен с выходом инвертирующего усилителя, подключенного к выходу входного масштабного усилителя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Генератор функций. Модель 5400 А(Р). Фирма Кронхайм. Техническое описание, инструкция по эксплуатации. Перевод .No 3577. Киев. Украинский научно-исследовательский институт научно-технической информации и технико-эконо.мических исследовашш. 1973. 2. Патент СШ.Л N° 4016498, кл. Н 03 К 4/10, 05.04.77.