Удвоитель частоты

. я ест унт чО П И С А Н И Е пиввв 2 аоИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскии Социалистических Республик(2213 аявлено 26.11.15 (21)2192765/18-21 (5с присоединением заявки2Кл.03 К 6/06 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 15,03,9 Авторы изобрете В, А. Попюшкин и А, А, Носков 71) Заявител(54) УДВОИТЕЛЪ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к радиотехнике, в частности к импульсной технике, и может быть использовано при построении различных устройств, в которых из синусоидального напряжения необходимо формировать импульсы удвоенной частоты следования. бИзвестен удвоитель частоты, предназначенный для преобразования синусоидального напряжения в импульсы удвоенной частоты следования, содержащее операционный усилитель, цепи преобразования и делители напряжения 1 .Данное устройство не обладает достаточной точностью умноженияИзвестен также удвоитель частоты, содержащий операционные усилители, диодные ограничители, делитель напряжения и дифференцирующие цепочки 2.Однако известное устройство дает значительную погрешность удвоения частоты входного сигнала, так как пороги срабатывания от положительной и отрицательной полуволн входного синусоидального напряжения у него 20 разные. Эта оазность порогов срабатывания возникает вследствие того, что пороги срабатывания задаются резистивным делителем выходного напряжения насыщения операционного усилителя положительной и отрицательной полярности, а положительное напряжения насыщения на выходе операционного усилителя значительно отличается по абсолютной величине от отрицательного напряжения насыщения, что обусловлено структурой самого операционного усилителя.Кроме того, дополнительная погрешность возникает при изменении напряжения питания операционного усилителя вследствие различного изменения величины порогов срабатывания от положительной и отрицательной полуволн входного синусоидального напряжения. Целью изобретения является повышение точности удвоения.С этой целью в предлагаемом удвоителе частоты неинвертирующий вход первого и инвертируюгций вход второго операционных. усилителей подключены к входному зажиму, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с точкой соединения резисторов первого плеча делителя напряжения, неинвертирующий вход второго - с точкой соединения резисторов второго плеча делителя напряжения, а выход каждого из операционных усилителей через последовательно соединенные дифференцирующую цепочку и ограничительный диод подключен к выходному зажиму.На чертеже представлена принципиальнаяэлектрическая схема предлагаемого удвоителячастоты.Операционные усилители 1 и 2 представляютсобой два пороговых устройствас одинаковыми, но разнополярными уровнями срабатывания от входного сигнала. Эти уровни задаютсядвумя последовательно включенными резистивными делителями (резисторы 3, 4 и 5, 6), которые питаются от одного общего источникапитания Е(зажим 7).На другие входы операционных усилителейчерез разделительные резисторы 8 и 9 подается синусоидальное напряжение входного сигнала (зажимы 10 и 11). Выходы операционныхусилителей 1, 2 через дифференцирующие цепочки (конденсатор 12 и резистор 13, а такжеконденсатор 14 и резистор 15) и ограничительные диоды 16, 17 подключены к нагрузочномурезистору 18.Операционные усилители 1, 2 охвачены однополярной положительной обратной связью(резистор 19, диод 20 и резистор 21, диод 22)для повышения крутизны передних фронтовимпульсов положительной полярности на выходах операционных усилителей.Разнополярные напряжения для питанияоперационных .усилителей 1, 2 образуются посредством омического делителя, собранного нарезисторах 3, 4 (одно плечо делителя) и резисторах 5, 6 (другое плечо делителя), подключенного к обшему источнику питания Е(зажим 7).Устройство работает следующим образом.При отсутствии входного синусоидальногонапряжения на выходах операционных усилителей 1, 2 находится отрицательное напряжениенасыщения, так как к инвертируюшему входуоперационного усилителя 1 с делителя напряжения, выполненного на резисторах 3 и 4,прикладывается постоянное положительное напряжения, а к неинвертирующему входу операционного усилителя 2 - постоянное отрицательное напряжение с делителя, выполненногона резисторах 5 и 6. Операционные усилители 1и 2, охваченные положительной обратнойсвязью, не действуют, так как диоды 20 и 22представляют собой большое сопротивлениедля отрицательного напряжения, которое в данный момент имеется на выходах операционныхусилителей 1, 2.Для перевода операционных усилителей 1и 2 в другое положение (положительное напряжение насыщения на выходе) на неинвертируюший вход операционного усилителя 1 подается положительное напряжение с амплитудой большей постоянного положительного напряжения, прикладываемого с делителя на резисторах 3, 4 к инвертируюшему входу этогоже операционного усилителя, а на инвертируюший вход операционного усилителя 2 - отрицательное напряжение с амплитудой, большей(по абсолютному значению) постоянного отрицательного напряжения, прикладываемого с делителя на резисторах 5, 6 к его инвертирующему входу,Если от источника синусоидального напряжения подать входной сигнал, то этот сигнал через резисторы 8 и 9, сопротивления которых много меньше входного сопротивления каждого операционного усилителя, прикладывается к неинвертируюшему входу операционного усилителя 1 и к инвертирующему входу операци онного усилителя 2.В момент превышения амплитуды положительной полуволны синусоидального напряжения величины положительного постоянного напряжения, прикладываемого к инвертируюшеому входу операционного усилителя 1 с делителя напряжения, выполненного на резисторах 3 и 4, операционный усилитель 1 переходит в другое положение (положительное напряжение насыщения на выходе), при этом начинает действовать положительная обратная 15 связь через резистор 19, так как диод 20 открывается положительным напряжением на выходе операционного усилителя 1. Эта обратная связь ускоряет переход операционного усилителя 1 из отрицательного состояния насыщения в положительное, тем самым повышая крутизну переднего фронта импульса положительной полярности на выходе операционного усилителя 1. Последний находится в состоянии положительного напряжения насыщения на выходе до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны синусоидального входного напряжения не уменьшится до величины, равной значению положительного постоянного напряжения с делителя на резисторах 3, 4. В этом случае операционный усилитель 1 снова возврашается в исходное состояние (отрицательное напряжение насыщения на выходе) и находится в нем до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны снова увеличится до величины, равной значению положительного постоянного напряжения с делителя на резистоРах 3, 4. Точно так же, как операционный усилитель 1 меняет свое состояние при приходе положительной полуволны синусоидального входного напряжения, операционный усилитель 2 40 меняет свое состояние с отрицательного значения напряжения на выходе на положительное при приходе отрицательной полуволны синусоидального входного напряжения, так как на его другой (неинвертируюший) вход подается 45 отрицательное напряжение с делителя на резисторах 5, 6. Полярность напряжения входного сигнала и полярность постоянного напряжения с делителя на резисторах 3, 4 и 5, 6 рассматривается относительно их обшей точки.50Следовательно, при приходе синусоидального входного напряжения на выходе операционного усилителя 1 возникает положительное напряжение насыщения во время положительной полуводны входного напряжения, а на вы ходе операционного усилителя 2 положительноенапряжение насыщения находится у).время отрицательной полуволны входного сийусоидального напряжения;Импульсы прямоугольной формы с выхода40 операционного усилителя 1 дифференцируются598230 КС-цепочкой (конденсатор 12, резистор 13) и через диод 16 ограничивающий отрицательный дифференцированный импульс. подается на выход схемы. Импульсы прямоугольнои формы с выхода операционного усилителя 2 дифференцируются КС-цепочкой (конденсатор 14, ре зистор 15) и через диод 17 также подаются на выход: схемы. 6 Формула. изобретенияСоставитель ". АудРии ГТехред О. Лу гаваи Корректор С. Патругдева Тираж 1086 Подписное Редактор Т. Окунева Заказ 1271/49 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, .Москва, Ж, Раугиская наб. д. 4;8 Филиал ППГ агент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Таким образом, на выходе схемы за каждый период входного синусоидального напряжения формируются по два импульса положительной полярности. Тоцность удвоения частоты в предлагаемом устройстве не зависит от параметров операционных усилителей 1 и 2, так как пороги срабатывания их от положительной и отрицательной полуволн входного синусоидального напряжения задаются делителями постоянного напряжения, выполненными на резисторах 3, 4 и 5, 6, плечи которых могут регулироваться и позволяют отсимметрировать пороги срабатывания операционных усилителей 1, 2 сколь угодно точно. Удвоитель частоты, содержащий операционные усилители, диодные ограничители, делитель напряжения и дифференцирующие цепочки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности удвоения, неинвертирующий вход первого и инвертирующий вход второго операционных усилителей подключены к входному зажи му, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с точкой соединения ре зисторов первого плеча делителя напряжения,неинвертирующий вход второго - с точкой соединения резисторов второго плеча делителя напряжения, а выход каждого из операционных усилителей через последовательно соединенные 1 дифференцирующую цепочку и ограничительный диод подключен к выходному зажиму.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР374725,кл. Н 03 К 6/06, 1971.20 2. Патент Англии135303; кл, Н 3 Т 1974.