Автогенератор

 

АВТОГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель, выход которого соединен с выходной шиной и первым выводом моста Вина, второй выход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя, а третий вывод - к общей шине, выход усилителя соединен с входами выпрямителя, первого аттенюатора , усилителя-ограничителя, выход которого подключен к входу дифференциатора , элемент выборки и хранения , вход которого соединен с выходом выпрямителя, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью снижения нелинейных искажений, в него введены первый и второй вентили, блок управления , дифференциальный усилитель, интегратор, второй аттенюатор, первый и второй инверторы, первый и резисторы, сумматор, причем , выход дифференциатора подключен к аноду первого вентиля, катод которого соединен с управляющим входом выпрямителя , к катоду второго вентиля, анод которого подключен к управляю .щему входу элемента выборки и хранения , выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя , второй вход которого подключен к второму выходу блока управления , а выход через интегратор соединен с управляющим входом первого аттенюатор а и через первый инверторс управляияиим входом второго аттенюа (Л тора, первые выходы первого и второго аттенюаторов, первый вывод первого резистора, первый выход сумматора соединены с общей шиной, второй вывод первого резистора и первый вывод второго резистора соединены с первымвходом сумматора, второй и третий входы которого подключены соответст QO венно к выходам первого и второго О 4 аттенюаторов, а выход - к инвертирукж ему входу усилителя, причем вход :л второго аттенюатора через второй :о инвертор соединен с входом .первого аттенюатора и вторым выводом второго резистора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I )) (5))4 Н 03 В 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСЗЯФРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3702190/24-21 (22) 13.02.84. (46) 07.11.85. Бюл.У 41 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) Н.В. Шиянов (53) 621.374(088.8) .(56) Грим Дж. Проектирование и применения операционных усилителей; М..

Иир, 1974, с.414.

Авторское свидетельство СССР

У 8!3726, кл. Н 03 В 5/26, 15.03.8 I. (54)(57) АВТОГЕНЕРАТОР, содержащий усилитель, выход которого соединен с выходной шиной и первым выводом моста Вина, второй выход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя, а третий вывод — к общей шине, выход усилителя соединен с входами выпрямителя, первого аттенюатора, усилителя-ограничителя, выход которого подключен к входу дифференциатора, .элемент выборки и хра-. кения, вход которого соединен с выходом выпрямителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения нелинейных искажений, в него введены первый и второй вентили, блок управления, дифференциальный усилитель, интегратор, второй аттенюатор, первый и второй инверторы, первый и второй резисторы, сумматор, причем, выход днфференциатора подключен к аноду первого вентиля, катод которого соединен с управляющим входом вып- . рямителя, к катоду второго вентиля; анод которого подключен к управляю.щему входу элемента выборки и хра-. нения, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления, а выход через интегратор соединен с управляющим входом первого аттенюатора и через первый инвертор- I с управляющим входом второго аттенюатора, первые выходы первого и второго аттенюаторов, первый вывод первого резистора, первый выход сумматора соединены с общей шиной, второй вывод первого резистора и первый вывод второго резистора соединены с первым-входом сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго аттенюаторов, а выход — к инвертирующему входу усилителя, причем вход второго аттенюатора через второй инвертор соединен с входом первого аттенюатора и вторым выводом второго резистора.

1 1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использоI вано для получения сннусоидального напряжения с малым содержанием гар, моник.

Цель изобретения — снижение нелинейных искажений.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 — эпюры„ поясняющие его работу

Э

Устройство содержит усилитель 1, выход которого соединен с шиной 2

"Выход" и первым выводом моста Вина

3, второй вывод которого подключен к неннвертирующему входу усилителя

1, а третий вывод — к общей шине, выход усилителя соединен с входами выпрямителя 4, первого аттенюатора

5 и усилителя-ограничителя 6, выход которого подключен к дифференциатору 7, элемент 8 выборки и хранения, вход которого соединен с выходом выпрямителя 4, первый 9 и второй 10 вентили, -блок 11 управления, дифференциальный усилитель 12, интегратор

13, второй аттенюатор 14, первый .15 и второй 16 инверторы, первый 17 и второй 18 резисторы, сумматор 19, причем выход дифференциатора 7 подключен к аноду первого вентиля 9, катод которого соединен с управляющим входом выпрямителя 4, выход дифференциатора 7 соединен также с катодом второго вентиля 10 анод которого подключен к управляющему входу элемента 8 выборки и хранения, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя

12, второй вход которого подключен к второму выходу блока 11 управления, а выход через интегратор 13 связан с управляющим входом первого аттенюатора 5 и через первый инвертор 15— с управляющим входом второго аттенюатора 14, первые выходы первого 5 и второго 14 аттенюаторов, первый вывод первого резистора 17 и первый вывод сумматора 19 соединены с общей шиной, второй вывод первого резистора 17 и первый вывод второго резистора 18 соединены с первым входом сумматора 19, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого 5 и второ

ro I4 аттенюаторов, а выход — к инвертирующему входу усилителя 1, вход второго аттенюатора 14 через второй инвертор 16 соединен с входом пер190453 2 вого аттенюатора 5 и вторым выводом второго резистора 18.

Предлагаемый автогенератор работает следующим îбразом.

На выходе усилителя 1, в цепь положительной обратной связи котороro включен иос т Вина 3, при подаче напряжения питания на элементы устрой.10

55 ства возникают автоколебания. Частота колебаний равна частоте квазирезонанса моста Вина 3. Известно, что колебательный процесс будет неэатухаюпщм, если коэффициент передачи усилителя 1 поддерживается с помощью цепи отрицательной обратной связи равным К>3.

Сигнал с выхода усилителя 1 (фиг.2а)поступает на шину 2 "выход" и усилитель-ограничитель 6. Нулевой уровень усилителя-ограничителя задается с первого выхода. блока 11 управления приблизительно равным его темпер атурному смещению нуля, благодаря чему снижается временная погрешность привязки фронтов сформированного ограничителем сигнала к моментам пересечения синусоидальным сигналом нулевого уровня.

Прямоугольные импульсы, сформированные усилителем-ограничителем 6 дифференцируются дифференциатором 7 (фиг.2б), с постоянной времени дифференцирования много меньшей периода колебаний. Полученные импульсы разветвляются вентилями 9 и 10. Отрицательные импульсы управляют элементом 8 выборки и хранения, в момент поступления которых происходит запоминание значений выходного напряжения выпрямителя 4, детектирующего и сглаживающего синусоидальные колебания, поступающие с выхода усилителя

1. Сигнал на выходе выпрямителя 4 представлен на фиг.2в. В силу известных закономерностей заряда и разряда накопительной емкости фильтра выпря . мителя, огибающая сигнала имеет вид пилообразного напряжения с амплитудой, увеличивающейся с убыванием частоты колебаний.

Выборка и запоминание напряжения в моменты появления отрицательных импульсов с выхода дифференциатора 7 .позволяет получить напряжение управления, ступенчатой формы (фиг.2г) с независимой отвремени амплитудой ступенек. Отличительной особенностью напряжения управления, формируемой з ))90453 4 предлагаемой структурой является не- тором 16, имеющим коэффициент передазависимость амплитуды ступенек от чи равный единице. частоты колебаний, так как моменты Изменение амплитуды колебания выборок строго привязаны к началу на выходе усилителя I сопровождаетразряда накопительного конденсатора S ся взаимно обратным изменением протифильтра выпрямителя 4 (не показан). вофазных сигналов на выходах первого

Вместе с тем амплитуда ступенек 5 и второго 14 аттенюаторов. В стауменьшается при выравнивании огибаю- ционарном режиме генератора напряжещей колебаний и в стационарном режи- ние на выходе интегратора 13 близко ме работы генератора оказывается 1р к нулю, а противофазные сигналы с весьма малой, выходов аттенюаторов малы и равны один другому.

Дпя того, чтобы выработка напряжения Напряжение с выхода делителя, УправлениЯ пРоисхоДила беэ значи- . включающего резисторЫ )7 и )B,постельных задержек относительно момен- тупает на вход сумматора )9. Коэф"

ToB BosMoxHocTH снижениЯ амплитУд фицненT- передачи К . К =K где

l) см колебаний, конденсатор сглаживающего К вЂ” коэффициент передачи делителя передачи делителя, фильтра выпрямителя 4 периодически К вЂ” коэффициент передачи сумматора см частично РазРЯжаетсЯ положительными с первого входа, устанавливается импульсами, поступающими на Упраair< 2б близким к 1/3 с помо с помощью резистора ющий вход выпрямителя 4 через вен- 18. Прн этом коэффициен ом коэ ициент передачи . тиль 10 (в процессе. принудительного по цепи положительной обратной связи разряда,-фиг.2, не показан) . приближается к единице. ние управления с выхода элементе 8 .gS тупает синфазный си ал сигнал с выхода выборки и хранения поступает на пег- первого аттенюатора 5, на третий вый вход дифференциального усили вход — противофазный сигнал с второтеля 12, на второй вход которого по го аттенюатора 14 С умматор ) 9 модается опорное напряжение с второго жет быть выполнен, напри жет ыть выполнен, например, на ревыхода блока 11 управления. Усилен- ЗО зисторах, не искажающих сигнал. ная разность указанных напряжений В нестационар о ( нестационарном ) неустановивпоступает на интегратор ) 3>сигнал шемся) режиме у"т о" шемся режиме устройство работает на выходе которого пропорционален следующим обра о следующим о разом. накопленному в нем заряду. Этот сигнал является управляющим для первого Возможное, напРимеР при перестаттенюатора 5. Яа вход второго ат- 3$ Ройке частоты, падение амтЩитуды тенюатора )4 сигнал упраления посту- колебаний сопровожДаетсЯ Уменьшением пает с выхода интегратора через ин- напрЯжениЯ иа пеРвом вхоДе ДиффеРенвертор ) 5, в котором осуществляется » «> 0 " 12 и появлению инверсия полярности входного нап- отрицательного сигнала на управляюряжения. Например, положительному и 4б щем входе пеРвого аттенюатоРа 5 и возрастающему напряжению .на управля- положительного — на управляющем вхощем входе аттенюатора 5 срответст- де второго аттенюатора 14. В связи ьует отрицательное и убывающее нап- с этим напряжение с выхода первого ряжение на управляющем входе второго аттенюатора убывает, с второго— аттенюатора 14. Инвертор )5 может возРастает. ПосколькУ последнее пробыть реализован в виде усилителя тивофазное напряжению делителя на постоянного тока вход которого явля- резисторах 17 и 18. Сигнал на выходе

9 ется инвертирующим. сумматора уменьшается, вызывая тем самым рост выходного напряжения

Таким образом, сигнал управления 56 .усилителя !. Таким образом, автоматниэменяет коэффициенты передачи пер- ческая регулировка поддерживает посвого и второго аттенюаторов взаимно тоянство амплитуды генератора. обратным образом: увеличение. одного . В стационарном режиме возможное из них сопровождается уменьшением . изменение коэффициента передачи другого.. Ha сигнальные входы аттеню- 55 петли положительной обратной связи аторов 5 и 14 пост

Р упают противофаз- .. вызвано в основном медленным темпеные колебания с равными амплитудамн. Ратурным дрейфом параметров некоИнверсия фазы осуществляется ннвер- . торых элементо в усipoHcTBG» например, 1190453 козФФициента передачи моста Бина.

ПРОцесс аВтспОдстройки УРОВИЯ сиг нала В данном режиме принципиально не отличается or рассмотренного.

Стационарный режим работы с точки зрения практическОго испОпьзова" ния rенератора является Основным.

Mr;=.íÁo В этом режиме резпизуются преимущества предлагаемого устрои-=ma-,связанные с малым уровнем гармоник Выходного сигнала.

8 с.гационавном режиме изменениее напряжения на выходе управляемого д лителя, достаточное для поддержания постоянства Выходного напряже ния ь Г.- много меньше его среднего ск „,,, 1)

В устройстве среднее значение .:;.з-7ряжения Е,. .. поступающее на и- J (Ъ 1 кс,з.- „, :фициен:,,ере,."r - „ - 1 j 3 уо ганавлива- 75», >Т ;к» л Г, qyPP «O>> РЕЭ": топ i,» jfQ < ко:.т - къ- сопротивление реэистовов В и: ".. л ьэ уед"ом,щмпг-..:=:Опе:-,анряжении

«авч,,ит Q», щ ия:;ко»«ногo чапряж — . „:-„"я ПЗ 1П::.::!i цЕЛ с.—,ТЕЛ;, НЕ да .. Т НЕЛИ—

В":..йны. - и-. K«;теннй.. :-1еобходимое рпя

QH7 Оподстройки Изменение наг р ял HHRR

".o н ивер тиру юще и 3»r Gpp -.,! (-..-.,17И> r.- ЯЯ Oo; q <.,т-»".,.»Я - . Ч«-7- СмеШЕ" Г«Г

i су гмьторе 9 папрях, ения i p с Вы

J хоу"ны :B т i."О="ВО:Ъазным . сигналами

6 первого и Второго аттенюаторов Е дгт

Причем максимальные з начения Е могут быть не менее 6Г (,)

Учитывая неравенство (1) можно записать

1Г 1

"д77 макс -ч К -дтт1макс ВЫХ,ГЕИер (3) к< К1Г 1 ((f

Используемые в предлагаемом устройстве аттенюаторы должны быть параллельного типа. А именно, входной сигнал аттенюатора подается на перВый вывод резистора, второй вывод которого соединен с выходом аттенюатора и одним из выводов управляемого сопротивления (например, стоком транзистора), Вторая клемма которого (исток1 подключена к общей шине.

Имея Ввиду выражения (3), нужно

Отметить„ что в этом случае на управ ляемых элементах падает весьма малая часть входного напряжения аттеиюатоРОВ.

Практически, напряжение на управляемых элементах на два и более порядков меньще напряжения Е 7 ущественное нижение напряжения подводи" мого управляемым нелинейным сопротинленHP è аттенюаторов в устройстве, позволяет значительно снизить содс рж".Hèp гармоник В генерируемом

oêãíëëå.

1 ) 90453

Составитель А.Горбачев

Редактор: М.Бланар Техред А.Бабинец Корректор И.Самборская

Заказ 6999/55 Тирам 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ултород, ул. Проектная, 4