Управляемый генератор гармоническихколебаний

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВЧОРСКОНУ СВ БТЙЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22 ° 03.79 (21) 2739636/18-09 (51)M.

H 03 L 7/00 с присоединением заявки й9— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300131.Бюллетень Й9 4

Дата опубликования описания 30. 01. 81 (53) УДЫ 621. 373. .42(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Д. Волков, Л.Г. Гольденберг и A.È.. К (71) Заявитель

Воронежский инженерно-строительный инс (54) УПРАВЛЯЮЩИЙ ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИИ

Изобретение относится к радио электронике низких частот и автоматике и может быть использовано в устройстве задания плавно-перестра» иваемой опорной частоты гармонических сигналов, в схемах автоматической подстройки частоты частотных модуляторах и в других устройствах..

Известен управляемый генератор гармонических колебаний, содержащий последовательно соединенные источник управляющего напряаения, блок сравнения, интегратор и преобразователь, "напряжение-частота", выход которого является выходом управляемого генератора гармонических колебаний а также преобразователь "токнапряженность магнитного поля" и опто-электронный преобразователь "световой поток-напряжение" 111.

Однако данный генератор имеет недостаточно высокую стабильность частоты генерируемых колебаний, обусловленную многократными промеауточныии преобразованиями физической природы управляккцего и выходного сигналов, и, как следствие, невысокую надежность.

Цель изобретения — повьиаение стабильности частоты генерируемых колебаний.

Указанная цель достигается тем, что в управляеьвай генератор гармонических колебаний, содержащий последовательно соединенные источник управляющего напряжения, блок срав® нения, интегратор и преобразователь

"напряаение-частота", выход которого является выходом управляемого генератора гармонических колебаний, введены три формирователя прямоуголь15 ных импульсов, два элемента И, два интегратора со сбросом, последовательно соединенные сумматор, ключ и пиковый детектор, выход которого подключен к другому входу блока срав26 нения, при этом входы формирователей прямоугольных импульсов объединены и подключены к выходу преобразователя "напряжение-частота" > выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальиьвк входам первого элемента И и ,первого интегратора со сбросом, вход

:"сброс" которого подключен к выходу первого элемента И, а выход — к перЗО вому входу сумматора, выход второго

801263 формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам второго элемента И и в торого интегратора со сбросом, вход "сброс" которого подключен к выходу второго элемента И, а выход — к второму нходу сумматора, выход третьего формирователя прямоугольных импульсов подключен к управляющим входам ключа и элементов И.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого управляемого генератора на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Управляемый генератор гармонических колебаний содержит источник

1 управляющего напряжения, преобразователь 2 "напряжение-частота", формирователи 3-5 прямоугольных импульсов, интеграторы 6 и 7 со сбросом, элементы 8 и 9 И, сумматор 10, ключ 11, пиковый детектор 12, блок

13 сравнения и интегратор 14.

Предлагаемый генератор работает следующим образом.

С выхода источника 1 управляющего напряжения на первый вход блока 13 сравнения(фиг. 1) поступает напряжение U„ (фиг. 2а), задающее период гармонических колебаний на выходе генератора (частоту на выходе преобразователя 2 "напряжение-частота", вход которого через интегратор 14 подключен к выходу блока 13 сравнения). Из-за влияния возмущающих факторов (например, изменения твмпературы окружающей среды, изменения .;характеристик элементов преобразователя 2 "напряжение-частота" и т.д.) частота гармонических колебаний на выходе генератора может отклоняться от заданного значения. Для устранения отклонения частоты (периода) колебаний от заданного значения переменное напряжение U< (фиг. 2б) с выхода преобразователя 2 "напряжение-частота" преобразовывается в однополярное напряжение для сравнения его с задающим напряжением. О.(. Для это го напряжение 02 подается на входы первого, второго и третьего формирователей 3-5 прямоугольных импуль сов (фиг..1). Первый формирователь

3 прямоугольных импульсов вырабатываем напряжение U (фиг. 2в)в виде посфдовательностй прямоугольных импульсов, длительность которых определяется интервалами положитвльности напряжения U . Второй формирователь 4 прямоугольных импульсов вырабатывает напряжение 0 (фиг. 2г) в виде последовательиос» ти прямоугольных импульсов, длительность которых определяется интервалами отрицательности напряжения В, .Третий формирователь 5 прямоугольиых импульсов вырабатывает напряжение 06 (фиг. 2д) в виде последонательности прямоугольных импульсов фиксированной длительности, передние фронты которых определяются прохождением напряжения U< через нулевое значение.

Напряжение U поступает на сигЭ нальные входы первого интегратора б со сбросом и первого элемент 8 И, напряжение U - на сигнальные входы второго интегратора 7 со сбросом и второго элемента 9 И и напряжение U — на управляющие входы первого элемента 8 и, второго элемента 9 И и ключа 11 (фиг. 1).

На выходе первого интегратора б

l« со сбросом вырабатывается 06(фиг.2e), а на выходе второго интегратора 7 со сбросом — напряжение 0)фиг.2ж), изменяющиеся по линейному закону, причем нарастание напряжений U è U

Щ заканчивается, соответственно, по окончании импульсов 0 3 и U . Параметры интеграторов б и 7 со сбросом выбираются таким образом, чтобы обеспечить раненство скоростей изменения напряжений 0@и 0

На выходе первого элемента 8 И формируется напряжение 0 (фиг.2э) в виде последовательности импульсов фиксированной длительности, появление которых определяется совпадением напряжений U и 0 . Импульсы

08включают разрядный ключ первого интегратора 6 со сбросом на время действия импульсов 08. Аналогично происходит формирование напряжения 0 (фиг. 2и) на выходе второго элемента 9 И за исключением того, что появление импУльсов 09определяется сонпадением напряжений О+и

05 . Импульсы 09 вк ают разрядный

4Q ключ второго интегратора 7 со сбросом на время действия импульсов 09, Характерной особенностью упранляеиого генератора гармонических колебаний является то, что для полу, 4 чвиия однополярного напряжения, пропорционального периоду гармонических колебаний на выходе генератора, используется преобразование интервалов,равных длительности каждого полупвриода напряжения ОФ в уровни напряжений, получаемых на выходах интеграторов 6 и .7.со сбросом н конце каждого полупериода.

Напряжения Оби О поступают на нхо

«« ды сумматора 10 (фиг. 1) с выхода которого суммарное напряжение 0 0 (фиг. 2к) поступает на сигнальный вход ключа 11. Ключ 11 упранляется импульсами U, пропуская напряжещр ние U

12 (фиг. 1) на интервале действия этих импульсов, поскольку уровень напряжения U только на этих интерналах равен уровням напряжений

U6èëè О в конце каждого полуперио801263

Если из-эа возмущений происходит отклонение частоты напряжения 0 при неизменном задающем напряжении U„ (фиг. 2, неустановившийся режим), то длительности полупериодов напря-. жения 0< и, соответственно длктель» ности импульсов 0> и о изменяютск, т.е. уровни напряжений Ug и 0 в конце каждого полупериода напряжения 0< отличаются от уровня задающего напряжения 0< . В результате этого на выходе пикового детектора

12 напряжение 0 отличается от напряжения U напряжение 0< на выход@ блока 13 сравнения отличается от . нуля, что ведет к изменению напряжения U на выходе интегратора 14 со скоростью, пропорциональной величине

SS да, т.е. пропорционален длительности каждого полупериода.

Таким образом, на входе пикового детектора 12 формимурется напряжение U (фиг. 2л) в виде последовательности прямоугольных импульсов, длительность которых равна длительности импульсов U а уровень пропорционален длительности каждого полупериода напряжения 0, Пиковый детектор 12 преобразует импульсы 0 в непрерывное од- t0 нополярное напряжение 0 (фиг.2м) уровень которого между двумя соседними импульсами U пропорционален длительности предыдущего полупериода напряжения 0 ., 3S

Напряжения U„ и 0„ сравниваются в блоке 13 сравнения, на выходе которого образуется напряжение U„ (фиг. 2н), равное разности напряжений U и О„ . Напряжение О, поступает 30

,на интегратор 14, на выходе которого образуется напряжение О (фиг. 2о) определяющее период гармонических колебаний на выходе генератора (час :тоту на выходе преобразователя 2

"напряжение-частота").

Если, например, в управляемом ген нераторе гармонических колебаний имеет место установившийся режим, т.е. период (частота)напряжения на выходе генератора соответствует задающему напряжению 0„ (фиг. 2, установившийся режим), то длительности соседних полупериодов напряжения 0> т.е. длительности импульсов 0 и U равны между собой, следовательно, равны и уровни напряжений 06 и UT в конце каждого полупериода напряжения О,а также уровни соседнйх импульсов 0«. Напряжение U на выходе пикового детектора 12 неизменно и рав- 49 но задающему напряжению Ц„, т.е. напряжение О.,> на выходе блока 13 сравнения равно нулю, а напряженке

О на выходе интегратора 14 постояк но и равно некоторому значению, "45 определяемому предыдущими условиямк работы генератора. напряжения U, и, следовательно, к изменению периода (частоты) напряже-, ния 02 на выходе преобразователя 2

"напряжение-частота". Изменение напряжения О +происходит до тех пор, пока частота напряжения U не вернется к значению, определяемому напряжением U . При достижении заданного значения частоты напряжение U лЪ на выходе блока 13 сравнения становится равным нулю, а напряжение U на выходе интегратора 14 принимает новое постоянное значение.

Таким образом, предлагаемый управляеьый генератор гармонических колебаний позволяет поддерживать период (частоту) напряжения О>, зааваемый задающим напряжением U, с практически нулевой погрешностью за счет использования принципа регулирования по отклонению и применения интегрального закона регулирования. .управляемый генератор гармонических колебаний обладает высокими стабильностью частоты генерируемых колебаний, надежностью и быстродействием, обусловливаеиьм тем, что контроль периода гармонических колебаний на выходе генератора осуществляется на каждом полупериоде.

Формула изобретения управляемый генератор гармони-. ческих колебаний, содержащий последовательно соединенные источник управляющего напряжения, блок сравнения, интегратор к преобразователь

"напряженке частота", выход которого является выходом управляемого

:генератора гармонических колебаний, о т л к ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты геиеркруемых колебаний, в него введены трк формирователя прямоугольных импульсов, два элемента И, два имтегратора со сбросом, последовате-, лько соединенные сумматор, ключ и пиковый детектор, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, прк этом вкоды, формирователей прямоугольных импульсов объединены к подключены к выходу преобразователя "напряжение-частота", выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам первого элемента И и первого интегратора со сбросом, вход

"сброс" которого подключен к выходу первого элемента И, а выход — к первому входу сумматора, выход второго формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам второго элемента И и второго интегратора со сбросом, вход "сброс " которого подключен к выходу второго элемента И, а выход — к второму вхо801263

4и Ю

ВНИИПИ Закаэ 10457/79 Тирам 999 подписное

Филиал ППП !Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4 ду сумматора, выход третьего формирователя прямоугольных импульсов подключен к управляющим входам ключа и элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельства СССР

9379967,кл.Н 03 В 3/12,1971(прототи )