Управляемый напряжением генератор синусоидальных колебаний

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 78 5 5 Н 03 В 5/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Тетельбаум И,ИШнейдер Ю,Р. Практика аналогового моделирования динамических систем. Справочное пособие, М.:Энергоиздат, 1987, с, 211,(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ(57) Изобретение относится к электроннойтехнике и может использоваться для формирования низкочастотных гармонических сигналов. Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды и частоты выходных сигналов. Управляемый напряжением генератор синусоидальных колебаний содержит суммирующе-интегрирующее звено 1, блок интегрирования 2, инвертор 3, третий перемножитель 4, вто-рой сумматор 5, второй перемножитель 6, пятый перемножитель 7, первый сумматор 8, первый перемножитель 9, четвертый перемножитель 10, делитель напряжения 11, Цель изобретения достигается благодаря наличию корректирующей обратной связи, 1 илИзобретение относится к электроннойтехнике и может использоваться для формирования низкочастотных гармоническихсигналов,Целью изобретения является повышение стабильности амплитуды и частоты выходных колебаний.На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема управляемого напряжением генератора синусоидальных колебаний,Управляемый напряжением генераторсинусоидальных колебаний содержит (фиг,1) суммирующе-интегрирующее звено 1,блок интегрирования 2, инвертор 3, третий 15перемножитель 4, второй сумматор 5, второй перемножитель б, пятый перемножитель 7, первый сумматор 8, первыйперемножитель 9, четвертый перемножитель 10, делитель напряжения 11, 20Управляемый напряжением генераторсинусоидальных колебаний работает следующим образом,Работа основана на реализации решения абстрактно составленного уравнения 25у+ Жо у =Мог г(1)и решения вспомогательного уравненияконтура амплитудно-частотной стабилиза 30у +(у) во - во=о (2)где аЪ- частота выходного синусоидального сигнала.Решением дифференциального уравненияпри нулевых начальных условиях (то = 0 35уо = 0: уо = 0) является;у =1+ з 1 п в, т (3)гармонические колебания с единичным смещением и амплитудой, Такое решение обеспечивается равенством коэффициента при у 40и правой части в уравнении (1), Преобразуем уравнение (1)гу+У=" (4)МоАмплитуда выходного сигнала здесь определяется правой частью и может приниматьпри конкретной реализации схемы любыезначения, а частота - коэффициентом при у.Оба коэффициента задаются информационно, а не параметрически. В связи с тем, что 50реальные интеграторы не являются с точкизрения теории автоматического управленияидеальными звеньями, уравнение, болееточно описывающее работу, запишется следующим образом: 55у + Кду + о оу = ш ог, г(5)где Кд- коэффициент демпфирования, являющийся достаточно малой величиной(Кд в го). Можно показать, что его поЯвление приведет к дестабилизации частоты и амплитуды (затуханию). Здесь предоставляется воэможность использовать второе преимущество исходного уравнения, которое позволяет сформировать разностный сигнал, определяемый уравнением (2). Если в него подставить решение 3, различая при этом в и аЪ - текущую и заданную частоту соответственно, то мы получим требуемый сигнал и далее традиционным способом сможем сформировать сигнал коррекции (умножением на выходной сигнал блока интегрирования с последующей подачей на его вход с обратным знаком и экспериментально подобранным коэффициентом). Поскольку заданная частота во в силу самого исходного уравнения определяет частоту колебаний и постоянство их амплитуды, то в итоге мы решаем задачу как амплитудной, так и частотной стабилизации одновремен. но,Осуществляется этот алгоритм функционирования следующим образом. При подаче напряжения питания, а также входного напряжения, пропорционального во проис- . ходит его последовательное интегрирование суммирующе-интегрирующим звеном 1 и блоком интегрйрования 2. Полученный сигнал инвертируется инвертором 3 и поступает на перемножитель 4, на второй вход которого подается входное напряжение, Выходной сигнал этого блока поступает на вход суммирующе-интегрирующего звена 1, замыкая таким образом основной контур генерирования и обеспечивая реализацию уравнения 1. В установившемся режиме при условии То = ВС = 1 имеют место следующие соотношения:гувх = Воуг = У=1+ зи вУ 1 г=у= исозм 1Уз 1=-вго (1+ з 1 п вт) (6) Входными сигналами для контура амплитудно-частотной стабилизации являются выходной сигнал уг и его первая производная у 1 г, из которых схема контура формирует с помощью трех блоков перемножения 6, 7, 9 и двух сумматоров 5, 8 разностный сигнал Ла =аь - а. Этот сигнал регулирует амплитуду непрерывного сигнала коррекции уз 1 в цепи обратной связи, охватывающей суммирующе-интегрирующее звено посредством блока перемножения 10, образуя по существу следящую систему по в, Второй сумматор 5 служит для компенсации постоянной составляющей выходного сигнала. Глубина обратной связи регулируется делителем напряжения 11 и подбирается экспериментально.1788565 Формула изобретения между выходом блока интегрирования и первым входом второго пере- множителя введен второй сумматор, второй вход которого является входом опорного напряжения, пятый перемножитель включен между выходом второго перемножителя и вторым входом первого сумматора, второй вход пятого перемножителя соединен с 35 40 третьим входом первого сумматора, вторым входом третьего перемножителя и с третьим входом суммирующе-интегрирующего звена, выход которого подключен к входу блока интегрирования. Составитель Н.ЧекановаТехред М,Моргентал Корректор С,Патрушева Редактор Заказ 76 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Управляемый напряжением генератор синусоидальных колебаний обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества:1, Одновременная амплитудно-частот- ная стабилизация генерируемого сигнала, Данный положительный эффект достигается за счет реализации принципиально нового определяющего дифференциального уравнения, в силу которого частота генерируемых колебаний задается информационно, входным напряжением, а их амплитуда - величина постоянная, не зависящая от заданной частоты, Схема дает возможность выделить разность между текущей и заданной частотой, Эту задачу решает контур стабилизации, вырабатывающий непрерывный сигнал коррекции, пропорциональный этой разности, образуя следящую систему, работающую по отклонению, Контур коррекции, физически осуществляя стабилизацию амплитуды, стабилизирует и частоту, поскольку именно ее значение определяет амплитуду сигналов, используемых для формирования корректирующего сигнала.2, Инвариантность по отношению к начальным условиям. Другими славами данное преимущество выражается в том, что предлагаемый генератор не чувствителен к возмущениям на выходах суммирующе-интегрирующего звена 1 и блока интегрирования 2, т,е, выходит на установившийся режим при любых их значениях, что было подтверждено в многочисленных экспериментах на его макете, Отсюда же вытекает устойчивость работы к любым другим типам возмущений (нестабильность питания, дрейф "нулей", наводки в коммутационных цепях и пр,), приводящих к отклонению амплитуды и частоты. Данный положительный , эффект также является следствием введения контура коррекции, реализация которо, го возможна только для данной структурной схемы основного контура,5 10 15 20 25 30 Управляемый напряжением генератор синусоидальных колебаний, содержащий суммирующе-интегрирующее звено, выход которого соединен с первым и вторым входами первого перемножителя, блок интегрирования, второй перемножитель, третий перемножитель, первый сумматор, выход которого подключен к первому входу четвертого перемножителя, пятый перемножитель, при этом выход третьего перемножителя, соединен с первым входом суммирующе-интегрирующего звена, выход четвертого перемножителя через делитель напряжения соединен с вторым входом суммирующе-интегрирующего звена, третий вход которого является входом управляющего сигнала, первый вход четвертого пере- множителя подключен к выходу первого сумматора, второй вход четвертого пере- множителя соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумма-. тора, второй вход второго перемножителя соединен с его первым входом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды и частоты выходных колебаний, между выходом блока интег-. рирования и первым входом третьего перемножителя введен инвертор,