Генератор,управляемый напряжением Советский патент 1982 года по МПК H03B5/12 

(5) ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для генерирования синусоидальных колебаний с перестраиваемой частотой в микроэлектронных преобразователях напряжения в частоту, системах фазовой автоподстройки частоты и т.д.

Известен генератор, управляемый напряжением, содержащий два транзистора, эмиттеры которых соединены с токозадающим каскадом, а также параллельный колебательный LC-контур, включенный между коллектором перйого транзистора и положительной шиной источника питания, который обеспечивает перестройку частоты за счет управляемого источника тока, .изменяющего степень насыщения транзисторов tl.

Однако известный генератор, управляемый напряжением, имеет относительно небольшой диапазон перестройки частоты вследствие того, что верхние частоты диапазона генерируемых колебаний получаются при уменьшении тока, протекающего из токозадающего каскада в эмиттеры транзисторов. С уменьшением же эмиттерных токов транзисторов ухудшаются их частотные свойства, падает коэффициент усиления и происходит срыв автоколебаний. Нижняя граница диапазона электронной перестройки частоты достигается в этом генераторе при увеличении тока источника и ограничена максимально допустимым током транзисторов, а также ухудшением генерируемых колебаний. Кроме того, в известном генераторе недостаточно высока температурная стабильность частоты генерируемых колебаний, что объясняется тем, что уровень насыщения первого транзистора, а следовательно и изменение частоты, определяется напряжением смещения его коллекторно-базового перехода. Это напряжение в данном генераторе фиксировано падением напряжения на прямо смещенном 39 переходе эмиттер-база второго транзистора, которое как известно, сильно зависит от температуры. Следовательно, номинальная частота генера™ тора изменяется в диапазоне температур в соответствии с температурной зависимостью напряжения прямо сме- . щенного:перехода эмиттер-база. Цель изобретения - увеличение диапазона перестройки частоты при одновременном повышении температурной стабильности. Для этого в генераторе, управляемом напряжением, содержащем два транзистора, эмиттеры которых соедипены с токозадающим каскадом, а такж параллельный колебательный / iLC-контур, включенный между коллекто ром первого транзистора и положитель ной шиной источника питания, емкостная ветвь параллельного колебательно LC-контура выполнена в виде двух последовательно включенных конденсаторов, а точка их соединения соединё . на с эмиттерами транзисторов, коллек тор второго транзистора соединен с коллектором первого транзистора и положительной шиной источника питания соотвё Ътвенно через введенные дополнитель ный конденсатор и резистор, при этом базы транзисторов являются входами управляодего напряжения генератора, управляемого напряжением. На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного генератора на фиг.2 и 3 - диаграммы поясняющие работу генератора. Генератор содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, токозадающий каскад 3, параллельный колебательный LC-контур, включающий катушку индуктивности А и конденсаторы 5 и 6, дополнительный конденсатор 7, резис-. тор 8. Генератор, управляемый напряже-i нием, работает следующим образом. При двух крайних значениях управляющего напряжения может быть два случая - транзистор 1. полностью открыт, а транзистор 2 закрыт, и наобо гот. В первом случае образуется известная схема генератора с общей базой, в которой база транзистора 1 заземлена (через источник управляющего напряжения ) по переменному (высокочастотному) сигналу, а напряжение положительной обратной связи подается с емкостного делителя (конленсаторы 5 и 6) из коллекторной цепи первого транзистора 1 в эмиттер этого же транзистора. При этом весь ток токозадающего каскада проходит в эмиттер первого транзистора 1. В этом случае частота генерируемых колебаний минимальная. Во втором случае, когда под действием управляющего напряжения транзистор 1 полностью закрыт, а транзистор 2 открыт, образуется также схема, ген ратора с общей базой,в кото- , рой напряжение положительной обратной связи нагрузки (резистора 8) поступает также в эмиттер открытого транзистора 2. Однако сигнал обратной связи проходит уже через фазосдвигающуй цепь, образованную конденсатором 7 и параллельным LC-контуром (элементы k,S и 6). В этом случае частота генерируемых колебаний получается максимальной. . Таким обра-t зом, при работе предложенного устройства напряжение положительной обратной связи подается с параллельного LC-контура через емкостной делитель ( конденсаторы 5 и 6 в эмиттерную Цепь транзисторов 1 и 2.Напряжение же на LC-контуре является, суммой двух напряжений. Одно из них образуется за счет коллекторного тока транзистора 1,а другое поступает на LCконтур через конденсатор 7 с р зис-тивной нагрузки (резистора Q) транзистора 2. Графически результирующее напряжение на LC-контуре показано (фиг.2 в виде суммы векторов А и В. При этом длина и угол наклона каждого из векторов А и В соответствуют амплитуде и фазе-каждой из составляющих напряжения на LC-контуре,образующихся за счет токов транзисторов 1 и 2. Напряжение, поступающее через конденсатор 7 с резистивной нагрузки тран зистора 2 ( резистора В ) имеет фазовый сдвиг, близкий к Jf/2, если емкостное сопротивление конденсатора 7 много больше резонансного сопротивления LC-контура, т.е. при выборе достаточно малой емкости конденсатора 7. Поэтому вектор В фиг.2 имеет также угол наклона по отношению к вектору А, близкий к 1/2. Под действием управляющего напряжения происходит перераспределение тока токозадающего каскада 3, протекающего через транзисторы 1 и 2,При этом изменение эмиттерных токов транзисторов 1 и 2 приводит к изменению их крутизны и, следовательно. 5 амплитуд каждой из составляющих напряжений на LC-контуре. В результате вектор С суммарного напряжения на контуре изменяется на некоторый угол и условие баланса фаз генераторе выполняется уже на частоте, отличающейся от первоначальной, т.е. частота генерируеь ых колебаний при изменении управляющего напряжения устанавливается каждый раз такой, чтобы приращение фазы результирующего напряжения на LCконтуре, получающееся за счет изменения амплитуд, его составляющих, компенсировалось фазовым сдвигом за счет фазочастотной характеристик параллельного LC-контура (фиг.З. Таким образом, в предложенном ге раторе обеспечивается большая крути на характеристики управления за сче высокой чувствительности дифференциального каскада на транзисторах 1 и 2 по отношению к управляющему напряжению,и поскольку ширина диапазона перестройки частоты зависит от фазочастотной характеристики параллельного LC-контура (фиг. 3), то при малых значениях добротности fi контура достигается большая относит тельная перестройка (Ь частоты генератора, управляемого напряжением ,а за счет функциональных особенностей схемы, обеспечивающий стальный (без насыщения ) режим тран B зисторов; повышается температурная стабильность. Формула изобретения Генератор, .управляемый напряжением, содержащий два транзистора,эмиттеры которых соединены с токозадающим каскадом, а также параллельный колебательный LC-контур, включенный между коллектором первого транзистора и положительной шиной источника питания, о т л и Ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки частоты при oднoвpeмeнном повышении температурной стабильности, емкостная ветвь параллельного колебательного LC-контура выполнена в виде двух последовательно включённых конденсаторов,а точка их соединения соединена с эмиттерами транзисторов, коллектор второго транзистора соединен с коллектором первого транзистора и положительной шиной ис- . точника питания соответственно через введенные дополнительный конденсатор и резистор, при этом базы транзисторов являются входами управляющего напряжения генератора, управляемого напряжением. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № +071832, кл. 331-117, опублик. 1978 (прототип).

А4

Фие.г

Фиг.ъ