Генератор синусоидальных колебаний

Авторы патента:

H03B5/26 - в которых частотозадающие элементы являются частью мостовой схемы в замкнутом кольце, по которому распространяется сигнал; в которых частотозадающие элементы включены через мостовую схему в замкнутое кольцо, например мостовой генератор по схеме Вина, генератор с параллельным T-образным звеном

ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен мост Вина, а в цепь отрицательной обратной связи - делитель напряжения, при этом к выходу операционного усилителя подключен вход блока вьщеления амплитуды , выход которого к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений,выход операционного усилителя через введенный дополнительный делитель напряжения подключен к сигнальному входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выходы которого подключены к входам балансировки напряжения смещения нуля операционного усилителя. СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4!5!! Н 03 В 5/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3540066/24-09 (22) 10.01.83 (46) 07.04.85. Бюл. - 13 (72) В.Н. Иванов и В.В. Иванов (53) 621.373.42(088.8) (56) 1. Алексенко А .Г. и др. Применение .прецизионных аналоговых ИС.

М., "Радио и связь", 1981, с. 133, рис. 5.5.

2. Патент США 11 3339156, кл. 331-141, опублик. 1962 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ

КОЛЕБАНИЙ, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен мост Вина, ÄÄSUÄÄ1149370 а в цепь отрицательной обратной связи вЂ” делитель напряжения, при этом к выходу операционного усилителя подключен вход блока вьщеления амплитуды, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений,выход операционного усилителя через введенный дополнительный делитель напряжения подключен к сигнальному входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выходы которого подключены к входам балансировки напряжения смещения нуля операционного усилителя.

1 114

Изобретение относится к радиотехнике и электронике и может быть использовано в устройствах автоматики.

Известен генератор синусоидальных колебаний, содержащий операционный усилитель, блок выделения амплитуды, мост Вина в цепи положительной обратной связи и резистивный делитель в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя. Регулирование амплитуды .колебаний генератора осуществляется изменением глубины отрицательной обратной связи в предевЂ” лах 57. йосредством полевого транзистора в режиме управляемого резистора»5 на затвор которого подается сигнал блока выделения амплитуды (1).

Однако данный генератор синусоидальных колебаний имеет значительные нелинейные искажения выходного сигна- 0 ла (не менее 1-2Х на частотах свыше

5 кГц) вследствие несимметричности и нелинейности характеристик полевых транзисторов, сложность настройки из-за узости диапазона регулирования 25 отрицательной обратной связи и зависимости амплитуды колебаний от характеристик полевого транзистора, имеющих значительный разброс.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ге-! нератор синусоидальных колебаний, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен мост Вина, а в цепь отрицательной обратной связи вЂ” дели- З5 тель напряжения, при этом к выходу операционного усилителя подключен вход блока выделения амплитуды, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым ко40 эффициентом усиления, сигнальный вход которого подключен к выходу операционного усилителя, а выходывЂ” к соответствующим выводам моста Вина и делителя напряжения $2).

Однако известный генератор синусоидальных колебаний имеет значительные нелинейные искажения.

Цель изобретения вЂ” уменьшение 50 нелинейных искажений.

Эта цель достигается тем, что в генераторе синусоидальных колебаний, содержащем операционный усилитель, в цепь положительной. обратной связи у которого включен мост Вина, а в цепь отрицательной обратной снязивЂ” делитель напряжения, прн этом к

9370 выходу операционного усилителя под- i ключен вход блока выделения амплитуды, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход операционного усилителя через введенный дополнительный делитель напряжения подключен к сигнальному входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выходы которого подключены к входам балансировки напряжения смещения нуля операционного усилителя.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого генератора синусоидальных колебаний.

Генератор содержит операционный усилитель 1, мост Вина 2, делитель

3 напряжения, блок 4 выделения амплитуды, усилитель 5 с регулируемым коэффициентом усиления и дополнительный делитель 6 напряжения, при этом усилитель 5 с регулируемым коэффициентом усиления выполнен в виде дифференциального каскада на транзисторах 7 и 8.

Генератор синусоидальных колебаний работает следующим образом.

Операционный усилитель 1 возбуждаетс : на частоте, определяемой мостом Вина 2. Возрастание амплитуды колебаний приводит к увеличению тока усилителя 5 посредством блока

4 выделения амплитуды. При этом усиливается отрицательная обратная связь через транзистор 7 и входы балансировки напряжения смещения нуля операционного усилителя 1, уменьшая амплитуду колебаний. При напряжениях на входе усилителя 5, не превышающих 2 ", (4 вЂ” температурный потенциал р-п-перехода, равный при 20 С 26 мВ), что обеспечивается делителем 6 напряжения, усилитель

5 линейно преобразует входное напряжение в разность токов коллекторов транзисторов 7 и 8 и, следовательно, не вносит искажений в форму выходного сигнала. Таким образом, нелинейные искажения генератора определяются в основном нелинейными искажениями операционного усилителя 1 (0,1-0,2 на частотах до 50 кГц).

Коэффициент обратной связи через усилитель 5 равен

Ri Io

0с R„ крутизна операционного усилителя 1; ток усилителя 5; где g,.

I, Rg

ВНИИПИ Заказ 1916/40 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 отношение сопротивлений плеч делителя 6 напряжения.

Синфазный ток I,, протекающий через входы балансировки, для большинства операционных усилителей может достигать 1 MA. Как правило не превышает 0,5 10 А/В. Делитель 6 напряжения ограничивает входное напряжение усилителя 5 (50 мВ).

При амплитуде колебаний 10 В отношение сопротивлений плеч делителя 6 напряжения равно 200. Таким образом, предельный коэффициент обратной связи через усилитель 5 равен

fn 1 103

К вЂ” вЂ” 0,4. ос 200 25 .10-з - 0,5 -10-з

Следовательно, глубина обратной связи может изменяться на 40%, что

49370 4 обеспечивает управление амплитудой колебаний при самых грубых допусках ча номиналы элементов. Точность задания и стабильность амплитуды колебаний генератора определяются опорньач элементом блока 4 выделения амплитуды, Если в качестве опорного элемента используется стабилитрон, то точность задания амплитуды может быть

1р порядка 100 мВ.

Предлагаемое структурное выполнение генератора синусоидальных колебаний позволяет обеспечить нелинейные искажения c0,15%, а также могут быть расширены его функциональные возможности по сравнению с известным устрлйством, так как соответствующие выводы моста Вина 2 и делителя 3 напряжения свободны и могут быть использованы для амплитудной модуляции выходного сигнала, подстройки частоты, выключения генератора и др.