Частотный модулятор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования и передачи информации с частотно-импульсным представлением сигнала. Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования в широком температурном диапазоне - достигается путем увели-i чения термостабильности частоты выходного сигнала.Для этого вчастотньш модулятор , содержащий токовые ключи 1 и 2, управляемые генераторы 3 и 4 тока, дифференциальный усилитель 6, шину 11 входного сигнала, шины 12 и 13 источника питания, конденсатор 5 и резисторы, дополнительно введены два дифференциальных усилителя 7 и 8. Введение этих усилителей, выполненных на транзисторах разных типов проводимости , и подключение нагрузочных резисторов первого дифференциального усилителя к обкладкам конденсатора позволило уменьшить погрешность преобразования частотного модулятора в широком температурном диапазоне. 1 ил. I СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1!) А1 (5D 4 Н 03 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4018918/24-21 (22) 10.02.86 (46) 15.11.87. Бюл. ¹ 42 (72) А.М.Новиков (53) 621.376.5 (088.8) (56) Титце У,, Шенк К. Полупроводниковая. схемотехника. М.: Мир, 1982, с.316-317.

Авторское свидетельство СССР № 746910, кл. Н 03 К 7/06, 27.03.78. (54) ЧАСТОТНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования и передачи информации с частотно-импульсным представлением сигнала. Цельиэобретения — уменьшение погрешности преобразования. в широком температурном диапазоне — достигается путем увели

) чения термостабильности частоты выходного сигнала.Для этого в частотный модулятор, содержащий токовые ключи 1 и

2, управляемые генераторы 3 и 4 тока, дифференциальный усилитель 6, шину

11 входного сигнала, шины 12 и 13 источника питания, конденсатор 5 и резисторы, дополнительно введены два дифференциальных усилителя 7 и 8.

Введение этих усилителей, выполненных на транзисторах разных типов проводимости, и подключение нагрузочных резисторов первого дифференциального усилителя к обкладкам конденсатора позволило уменьшить погрешность преобразования частотного модулятора в широком температурном диапазоне.

С:

1352633

I = Š— I

G о

2 UC

55 где аБ—

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования и передачи информации с частотно-импульс5 ным представлением сигнала.

Целью изобретения является уменьшение погрешности преобразования в широком температурном диапазоне путем увеличения термостабильности час- 1ð тоты выходного сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема частотного модулятора.

Частотный модулятор содержит токовые ключи 1 и 2, управляемые генераторы 3 и 4 тока, конденсатор 5, дифференциальные усилители 6-8, нагрузочные резисторы 9 и 10 дифференциального усилителя 6 и шину 11 входного сигнала, при этом между шинами 20

12 и 13 источника питания последовательно с токовыми ключами 1 и 2 включены соответственно управляемые генераторы 3 и 4 тока, управляющие входы которьгх подключены к шине 11 25 входного сигнала, а выводы, объединенные с выводами токовых ключей 1 и 2, подключены к конденсатору 5 и свободным выводам нагрузочных резисторов 9 и 10 дифференциального уси- 30 лителя 6, входы противоположные нагрузочным резисторам 9 и 10, которого подключены к выходам токовых ключей 1 и 2, а выходы, соответствующие входам, через соединенные последовательно дифференциальные усилители 7 и 8 — к управляющим входам тех же токовых ключей 1 и 2 причем свободные выводы нагрузочных резисторов дифференциальных усилителей 7 и 8 подклю- 4< чены к проивоположным шинам источника питания..

Токовые ключи 1 и 2 и дифференциальный усилитель 7 выполнены на транзисторах одного типа проводимости, а дифференциальные усилители 6 и 8 на транзисторах противоположного типа проводимости.

Частотный модулятор работает следующим образом.

Пусть входное напряжение постоянно, токовый ключ 1 закрыт и напряжение на эмиттере токового ключа 2 равно U . Тогда все транзисторы, находящиеся в левых (rro схеМе) плечах дифференциальных усилителей 6-8, закрыты, а в правых — открыты и напряжение на коллекторе транзистора, находящегося в левом плече дифференциального усилителя 6, равно U .

Через токовый ключ 2 текут два разных по величине тока: один с выхода управляемого генератора 4 тока, другой через конденсатор 5, Величина тока через конденсатор 5 определяется выражением где I — ток управляемого генератора 3 тока;

I, — ток, задаваемый источником тока дифференциального усилителя 6 и протекающий через его нагрузочный резистор 10.

Ток, протекающий через конденсатор 5, перезаряжает его, благодаря чему напряжение на эмиттере токового ключа 2 уменьшается по линейному закону, при этом синхронно с ним уменьшается напряжение на коллекторе транзистора в правом плече дифференциального усилителя 6. Крутизна изменения этого напряжения определяется величиной емкости конденсатора 5 и током I . Как только это напряжение станет близким к U» транзистор в левом плече дифференциаль- . ного усилителя 7 открывается и напряжение íà его коллекторе падает, вследствие чего открывается транзи-г стор в левом плече дифференциального усилителя 8, напряжение на его коллекторе возрастает„ открывая транзистор токового ключа 1, напряжение на коллекторе которого падает, и транзистор в левом плече дифференци-; ального усилителя 6 открывается, запирая другой транзистор этого усилителя. Это приводит к регенеративному перебросу схемы в другое квазиустойчивое состояние.

При неизменньгх токах управляемых генераторов 1 и 2 тока частотный модулятор генерирует колебания, форма которых близка к прямоугольной, а частота определяется формулой разность напряжений перезаряда конденсатора 5, его емкость, ток его перезаряда.

1352633

10 5

25 (3) I, 1

1<

+—

К (4) 45

55 дЕ., 2 I< — с — +

K м«<< I o I м«« (s) Для доказательства достижения о улучшения термостабильности модулятора оценим максимальный уход частоты генерации модулятора. Нестабильность частоты генерации в (1) при стабильных токе I и емкости С определяется нестабильностью напряжения

Ы. Это напряжение определяется выражением где I — базовый ток открытого тран-

b зистора дифференциального усилителя 7; ток, задаваемый генератором тока дифференциального уси-. лителя, К, — сопротивление нагрузки диф-; ференциального усилителя 6;

U †напряжен между выходами дифференциального усилителя б, при котором происходит переключение схемы.

Очевидно, что где К вЂ” произведение коэффициентов усиления по напряжению дифференциальных усилителей 7 и 8.

Подставляя (3) в (2), учитывая, I< что I = и произведя простые пред. Р У образования, получим

< где  — коэффициент усиления по току транзисторов дифференциального усилителя 7;

I — ток, задаваемый источником тока этого усилителя.

В (4) термонестабильными параметрами являются 3 и К.

Поэтому максимальный относительный уход частоты генерации модулятора дЕ можно оценить как а где К „ и p „„„ — наименьшие коэффи30

40 циенты усиления по напряжению и току в требуемом температурном диапазоне (в большинестве случаев на его нижней границе).

Из (5) следует, что выбором соответствующих режимов работы дифференциальных усилителей, а также использованием высокочастотных транзисторов с высоким „„ без особого затруднения можно добиться того, что максимальный относительный уход частоты генерации модулятора не превышал величины порядка 10 или 0,17.

Таким образом, введение двухкаскадного дифференциального усилителя на транзисторах противоположного типа производимости и подключение нагрузочных резисторов первого дифференциального усилителя к обкладкам конденсатора позволяет уменьшить погрешность преобразования частотного модулятора в широком температурном диапазоне.

Формула изобретения

Частотный модулятор, содержащий включенные между шинами источника питания и соединенные последовательно первые токовый ключ и управляемый генератор тока и вторые токовый ключ и управляемый генератор тока, управляющие входы обоих генераторов тока подключены к шине входного сигнала, а выводы, соединенные с токовыми ключами, — к выводам конденсатора, и первый дифференциальный усилитель на транзисторах противоположного транзисторам токовых ключей типа проводимости, входы которого соединены с выходами токовых ключей, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него дополнительно введены соединенные последовательно второй и третий дифференциальные усилите--; ли, причем входы второго дифференциального усилителя соединены с выходами первого дифференциального усилителя, а выходы третьего дифференциального усилителя соединены с входа- < ми первого и второго токовых ключей, при этом второй дифференциальный усилитель выполнен на транзисторах того же типа проводимости, что и транзисторы токовых ключей, третий дифференциальный усилитель выполнен

1352633

Составитель Е.Борзов

Техред Л.Сердюкова

Редактор А.Лежнина

Корректор В. Гирняк,Заказ 5576/56

Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 на транзисторах противоположного ти-, па проводимости, свободные выводы нагрузочных резисторов первого диф-; ференциального усилителя подключены к соединенным с выводами управляемых генераторов тока выводам тех токовых ключей, выходы которых подключены к противоположным нагрузочным резисторам входам первого дифференциального усилителя, а свободные выводы нагрузочных резисторов второго и третьего дифференциальных усилителей подключены к противоположным шинам источника питания.