Генератор,управляемый напряжением

 

ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ , содержащий операционный усилительi цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый ключ и источник управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности частоты выходного сигнала, цепь положительной и цепь отрицательной обpa .tнoй связи вклочены между выходом HVA-S JM соответственно неинвертирующим и инЯ вертирующйм входами операционного усилителя через введенный ограничи- I гель, выход источника управляющего сигнала.соединен с входами блока сравнения через соответствую1цие введенные развязывающие цепи, вход и выход первого клихча соединены соответственно с выходом ограничителя и первым входом блока сравнения, между выходом ограничителя и вторым входом блока сравнения введен второй ключ, между выходом блока сравнения и и неинвертирующим входом операционного усилителя введен разделительный каскад, при.этом вторые входы пер%i вого и второго ключей соединены с общей шиной, а выход ограничителя является выходом генератора управля .мого напряжением.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИС,ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ae) nu

3(su 03 C 3 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3232040/18-09 (22) 06.01.81 (46) 15.04.83. Ьюл. И 14 (72) А.И. Золотарев (53) 621.373.43(088.8) (56) 1. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной . технике. Л., "Энергия", 1975, с.102, рис. 46 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕИИЙ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащий операционный усилитель; цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый ключ и источник управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности частоты выходного сигнала, цепь положительной и цепь отрицательной об,ратной связи включены между выходом . и соответственно неинвертирующим и йй в ертирующим входами one ðà ционного усилителя через введенный ограничи- тель; выход источника управляющего сигнала, соединен с входами блока сравнения через соответствующие введенные развязывающие цепи, вход и выход первого ключа соединены соответственно с выходом ограничителя и первым входом блока- сравнения, меж" ду выходом ограничителя и вторым входом блока сравнения введен второй ключ, между выходом блока сравнения и и неинвертирующим входом операционного усилителя введен разделительный каскад, при этом вторые входы пер-а вого и второго ключей соединены с общей шиной, а выход ограничителя является выходом генератора управляемого напряжением.

1012418

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования. сигналов с управляемой частотой выходных сигналов в различ ных радиотехнических устройствах. 5

Известен генератор, управляемый напряжением, содержащий операционный усилитель, цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый ключ и источник-управляющего сигнала Г1)

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной стабильности частоты выходного сигнала. 15

Цель изоЬретения - увеличение стабильности частоты выходного сигнала.

Цель достигается тем, что в гене" раторе, управляемом напряжением:, со" 20 ,Э держащем операционный усилитель, цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первый ключ и источник уп вавляющего сигнала, цепь положитель- 25 ной и цепь отрицательной обратной связи включены между выходом и соответственно неинвертирующим и инвертирующим входами операционного. усили-. теля через вве 1енный ограничитель, выход источника управляющего сигналасоединен с входами блока сравнения через соответствующие введенные раз-, вязыв6ющие;цепи, вход и выход первого о ключа соединены соответственно с вы-, ходом .ограничителя и первым входом блока сравнения, между выходом ограничителя и вторым входом блока сравнения введен второй ключ, между вы-. ходом блока сравнения и неинвертируЮщим, входом операционного усилителя 40 введен разделительный каскад, при этом входы первого и второго- ключей соединены с общей виной, а выхбд огра! ничителя является выходом генератора, управляемого напряжением. . :45

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенно", го генератора, управляемого напряжением, 50

Генератор, управляемый напряжением, содержит операционный усилитель 1, ограничитель 2, цепь отрицательной обратной связи 3, цепь положительной обратной связи 4, первый и второй ключи 5 и 6, развязывающие цепи 7 и

8, блок сравнения 9, разделительный каскад 10 и источник управляющего сигнала 11. При этом, разделитель ный каскад 10 может быть выполнен в виде генератора тока 12 и конденсатора 13, цепь отрицательной обратной связи 3 - в виде конденсатора 14 и резистора .15, цепь положительной обратной связи - в виде резисторов 16 и 17.

Генератор, управляемый напряжением,! работает следующим образом, Операционный усилитель 1, являющийся пороговым устройством, в зависимости от состояния напряжения на конденсаторе .14 обеспечивает положи" тельный или,отрицательный потенциал на своем выходе. Заряд конденсатора 14, подсоединенного к инверсному входу операционного усилителя 1, обеспечивается током, протекающим через резистор 15, который подсоединен к выходу ограничителя, и может Ьыть .выполнен с эмиттерным повторителем.

Выходное напряжение с выхода операционного усилителя .1 подается также на вход цепи положительной обрат.ной связи 4, представляющей собой резистивный делитель, образованный резисторами 16 и 17. С помощью этого реэистивного делителя задается поо роговое напряжение операционному усилителю 1, которое подается на его неинверсный вход. 8 момент равенства напряжения заряда на конденсаторе 14 пороговому напряжению на неинверсном входе операционного усилителя 1 на

его выходе формируется перепад, полярность которого обратна полярности предыдущего состояния. Этот перепад через резисторы 16 и 17 цепи положительной обратной связи 4 меняет знак порогового напряжения операционного усилителя 1 на обратный.

Одновременно меняется направление зарядного тока на конденсаторе 14, а значит полярность формируемого на нем напряжения. СНедовательно, на конденсаторе 14 в процессе работы вы-. рабатывается пилообразное напряжение, равное по амплитуде размаху импульсного (noporoeoro) напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, а на его выходе будут импульсы прямоугольной .формы. Паложительный и отрицательный потенциалы сформированного прямоугольного напряжения на выходе операционного усилителя 1 имеют различный дрейф в диапазоне температур. Зто приводит к некоторому изменению длительности формируемых полупериодов выходного

3 1012 напряжения и, следовательно, к некоторому изменению частоты (примерно

10" - 10 на 1о С). Для уменьшения этого эффекта служит ограничитель

1.и эмиттерный повторитель) 2, в котором выходное напряжение операционного усилителя 1 несколько ограничивается по уровню и через эмиттерный

1повторитель поступает как на .выход

;гейератора, так и в цепи отрицатель- 10 ной и положительной обратной свя зи3и4.

418, 4 ния 9 уменьшается, становится:равным нулю при нулевом управляющем напряжении и увеличйваетсяпри его увеличении в отрицательную область напряжений. В момент перехода управляющего напряжения через нуль происходит изменение фазы выходного импульсного напряжения блока сравнения на 180О. Это импульсное напряжение nocTyrlaeT на вход разделительного каскада 10, который предназначен для развязки сравнительно низкоОграничитель ? может быть выполнен, например, на резисторе и двуханодном стабилитроне. Выход ограни15 чителя (и эмиттерного повторителя) 2 подключен также к входам коммутационного напряжения ключей 5 и 6, причем эти ключи являются разнополярными, т.е., если вклочение, например, ключа 5 производится положительным потенциалом, то клоч б этим же потенциалом закрыт, à s следующий полупериод происходит включение ключа 6 отрицательным потенциалом, а клоч 5 при этом закрыт. Аналоговые входы клочей 5 и б. подсоединены к нулевой шине питания, поэтому при вклочении какого-либо клоча происходит шунти,рование выхода соответствующей развязывающей, цепи. Например, при вклю= . чении ключа 5.происходит подсоединение к общей шине развязывающей цепи 7, которая может быть выполнена на резисторе, и первого входа блока сравнения 9, который может быть выпол. нен в виде дифференциального усилите.ля, а при включении ключа б - шунтирование развязывающей цепи 8 и второго входа блока сравнения 9. Поэтому, напряжение управления с выхода источника управляющего сигнала 11, поступа .ющее через развязывающие цепй 7 и 8 на входы блока сравнения 9, например, положительной полярности, прорезается

45 до нулевого потенциала поочередно ключами 5 и 6 с частотой, генерируемой генератором на ойерационном усили теле 1, и со сдвигом по фазе в 180 .

Выходное напряжение блока сравнения 9 .при положительном напряжении источ-.

50 ника управляющего. сигнала 11 представ ляет собой импульсное напряжение, синфазное с импульсным напряжением генератора на операционном усилителе 1.. При изменении полярности yn" равляющего напряжения,с переходом его через нулевое значение выходное импульсное напряжение блока сравне, го выходного сопротивления блока сравнения 9 от низкоомного резистивного делителя, образующего цепь положительной обратной связи 4, т.е, для йредотвращения шунтирования импульсного напряжения положительной обратной связи, развиваемого на неинвертирующем входе операционного . усилителя 1.

Развязка обеспечивается с помощью генератора тока 12. Кроме того, для предотвращения влияния дрейфа по постоянному току на величину порогового напряжения, сформированного на не инвертирующем входе операционного усилителя 1 и, следовательно, для предотвращения температурной зависи" мости генерируемой частоты выход генератора тока 12 подсоединен к отводу цепи положительной обратной связи 4 через конденсатор 13. Для обеспечения хорошей развязки делитель, состоящий из резисторов 16 и 17, должен быть достаточно низкоомным и, в свою очередь, должен быть низкоомным выход ограничителя (и эмиттерного повторителя) 2.

Выходное напряжение блока сравнения 9 создает на резистивном делителе цепи положительной обратной связи 4 импульсное падение напряжения.

Это напряжение в зависимости от поляр. ности входного управляющего напряжения суммируется (или вычитаетсяj с напряжением, поступающим с выхода ограничителя (и эмиттерного повторителя ) 2, увеличивая или уменьшая значение порогового напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 и, следовательно, уменьшая или увеличивая частоту генерируемого сигнала. При этом, на стабильность генерируемой частоты не оказывает никакого влияния температурный дрейф выходного потенциала блока сравнения 9 и разделительного каскада 10 в силу их полной разl

5 1 вязки по постоянному току. Стабильность генерируемой частоты зависит от стабильности коэФФициента передачи по переменному току последовательно соединенных блоков сравнения 9 и генератора тока 12.

Линейность перестройки частоты генератора от управляющего напряжения в области нулевых потенциалов целиком определяется динамическим раствором блока сравнения 9 и разделительного каскада 1С.

012418

Таким образом, генератор, управляемый напряжением, представляет собой систему из высокостабильного импульсного генератора и преобразователя постоянного напряжения управления в импульсное напряжение, с последующим суммированием этого импульсного напряжения с напряжением положительной обратной связи гене10 ратора, причем преобразование по. стоянного напряжения управления в импульсное осуществляется с частотой, генерируемой генератором.

Составитель Г. Захарченко

Редактор К. Волощак Texpeg А.Ач КорректорИ. Н лла

:Заказ 27 7/ 8 Тираж 93 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1ЦОЯ Москва Ж-3 Раушская наб. д. 4/5 3» Ьй В ., » 3

®илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4