Функциональный генератор Советский патент 1981 года по МПК H03K3/02 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных областях радиотехники, автоматики и измерительной техники.

Известен генератор ступенчатого напряжения, содержащий интегрирующий усилитель, дифференцирующий усилитель и фиксирующую цепь сброса 1.

Недостатком генератора является низкая точность, обусловленная главным образом недостаточной стабильностью пассивных элементов.

Наиболее близким техническим, рещением к предлагаемому изобретению является функциональный генератор, содержащий счетчик, вход которого подключен к источнику тактовых сигналов, переключатель режима работы, интегрирующий усилитель, вход которого подключен через первый и второй токовые ключи соответственно к выходам первого и второго источников тока, а его выход подключен к входам первого и второго компараторов напряжения, триггер, один вход которого подключен к выходу первого компаратора напряжения, а выход подключен к входу управления второго токового ключа 2.

В данном генераторе для стабилизации частоты тэвторения выходных сигналов применена схема фазовой автоподстройки частоты. Усло1вием н:0рмальной работы такого генератора является наличие фазового сдвига между частотой/входного сигнала и выходной частотой генератора, который будет изменяться при изменениях чатоты собственных колебаний генератора или же частоты входного сигнала. Поэтому во многих случаях применение такого генератора затруднительно, так как изменение фазового сдвига будет восприниматься как погрещность. Такое явление имеет место, например, при синхронизации от источника входного сигнала.

Недостатком известного генератора является низкая точность.

Цель изобретения - повыщение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий шину входного сигнала, счетчик, вход которого подключен к шине тактовых импульсов, переключатель режима работы, с первой и второй группой контактов, интегрирующий усилитель, вход которого подключен

через первый и второй токовые ключевые элементы соответственно к выходам первого и второго источников тока, а его выход соединен со входами первого и второго компаратора напряжения, триггер, один вход которого подключен к выходу первого компаратора напряжения, а выход подключен к управляющему входу второго токового ключевого элемента, дополнительно введены шина источника постоянного напряжения, интегрирующий усилитель, третий и четвертый токовые ключевые элементы, третий и четвертый источники тока, схема определения знака и величины рассогласования и одновибратор, при этом вход дополнительного интегрирующего усилителя подключен через третий и четвертый токовые ключевые элементы соответственно к выходам третьего и четвертого источников тока, а выход подключен к входу первого источника тока,один вход схемы определения знака и величины рассогласования соединен с выходом второго компаратора напряжения, а другой вход подключен к входу одновибратора и через первую группу контактов переключателя режима работы - к шине входного сигнала и к выходу счетчика, первый и второй выходы схемы определения знака и величины рассогласования соединены соответственно, с управляющими входами третьего и четвертого токовых ключевых элементов, а выход одновибратора соединен со вторым входом триггера, управляющий вход первого токового ключевого элемента подключен через вторую группу контактов переключателя режима работы к шине источника постоянного напряжения и к входу счетчика.

В данном функциональном генераторе отсутствует фазовый сдвиг между входным сигналом и выходным сигналом генератора, что исключает возможность возникновения фазовой погрешности и практически полностью скомпенсированы погрешности, вызываемые нестабильностью пассивных компонентов.

На чертеже представлена структурная схема функционального генератора.

Функциональный генератор содержит счетчик 1, вход которого подключен к шине 2 источника тактовых импульсов , переключатель 3 режима работы, интегрирующий усилитель 4, вход которого подключен через первый и второй токовые ключевые элементы 5 и 6 к выходам первого и второго источников 7 и 8 тока, а его выход подключен к входам нервого и второго компараторов 9 и 10 напряжения, триггер 11, дополнительный интегрирующий усилитель 12, вход которого подключен через третий и четвертый токовые ключевые элементы 13 и 14 к выходам третьего и четвертого источников 15 и 16 тока, схема 17 определения знака и величины рассогласования, одновибратор 18, шину 19 источника входного сигнала, щину 20, источника постоянного напряжения и выходную шину 21.

Фуйкциональный генератор работает следующим образом.

На выходной шине 21 генератора фор.5 мируется импульс пилообразной формы (показан на чертеже) либо импульс ступенчатонарастающего напряжения в зависимости от положения переключателя 3 режима работы.

На щину 19 генератора от источника входного сигнала поступает сигнал типа меандр. По одному из фронтов этого сигнала, например, по отрицательному, одновибратор 18 вырабатывает короткий импульс, устанавливающий триггер 11 так, чтобы его выходной сигнал открыл второй токовый ключевой элемент 6. Конденсатор интегрирующего усилителя 4 быстро перезаряжается током от источника 8 тока. На выходе интегрирующего усилителя 4 формируется крутой фронт, например фронт спада, который сравнивается с нижним пороговым значением на первом компараторе 9 напряжения, выходной сигнал которого в момент сравнения перебрасывает триггер 11 в обратное состояние. Второй токовый ключевой элемент 6 закрывается. На вход интегрирующего усилителя 4 теперь поступает ток только от первого источника 7 ,тока через первый токовый ключевой элемент 5, который постоянно находится в открытом состоянии, так как на его управляющий вход через переключатель 3 поступает открывающее напряжение с шины 20 источника постоянного напряжения. На выходе интегрирующего усилителя 4 формируется фронт нарастания пилообразного напряжения.- На комгГараторе 10 напряжения выходной сигнал генератора сравнивается с некоторым опорным напряжением. Выходной сигнал компаратора 10 поступает на один вход схемы 17 определения знака и

0 величины рассогласования, на другой вход которой через переключатель 3 и щину 19 поступает входной сигнал. Если момент срабатывания компаратора 10 не совпадает с положительным фронтом входного сигнала, то на одном из выходов схемы 17

определения знака и величины рассогласования сформируется импульс, длительность которого равна величине рассогласования. Этот импульс, в зависимости от знака рассогласования, открывает третий токовый

fl ключевой элемент 13 или же четвертый токовый ключевой элемент 14, подключая тем самым к входу дополнительного интегрирующего усилителя 12 третий источник 15 тока, либо четвертый источник 16 тока. Выходное напряжение дополнительного интегрирующего усилителя 12 при этом увеличивается либо уменьшается на величину, пропорциональную величине рассогласования. Это напряжение регулирует ток перво