Генератор синусоидальных колебаний

(23 ) П риори тет Опубликовано 30.06,80, Бюллетень 24 в делан изооретеиий и открытийДата опубликования описания 30,06.80(72) Авторы изобретения Ю. К. Рыбин и В. И. Петроченко Томский ордена Октябрьской Революции и орденаТрудового Красного Знамени политехнический институтим. С. М. Кирова(54) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к стабильным генераторам синусоидальных колебаний. Оно может быть использовано в устройствах, где рфйменяются источники стабильного переменного напряжения, в калибраторах переменных напряжений в измерительных генераторах.Известен генератор синусоидальных колебаний , содержащий усилитель и включенный в цепь обратной связи РС-мост10 в одно плечо которого включено регулируемое сопротивление, амплитудный детекФ тор, подключенный к выходу усилители, сумматор, последовательно соединенные15 преобразователь переменного напряженияв постоянное, блок сравнения, к другому входу которого подключен источник опор ного напряжения, и интегратор 1 1. Однако известный генератор синусоидаль20 ных колебаний имеет недостаточно высокую стабильность амплитуды выходного напряжения, так как КС-генератор для приращений амплитуды колебаний явлю 2ется инерционным звеном с достаточно большой постоянной времени, и в установившемся режиме "быстрые" флуктуации напряжения на выходе усилителя за счет инерционности ЯС-генератора не отрабатываются. Кроме того, известный генератор обладает большими нелинейными искажениями.Бель изобретения - повышение стабильности амплитуды выходного напряжения и уменьшение нелинейных искажений.Для етого в генератор синусоидальных колебаний, содержащий усилитель и включенный в цепь обратной связи ЯС- мост, в одно плечо которого включено. регулируемое сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к выходу усилителя, сумматор, последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, блок сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, и интегратор, введен дифференциальный усилитель с цепью отрицательной обратной связи, инвертирующий и неинвертирующий входыкоторого соответственно через введенныепервый и второй делители напряжения подключены к выходу усилителя, а выходдифференциального усилителя подключенк первому входу сумматора, второй входкоторого подключен к выходу усилителя,а выход сумматора подключен через введенный усилитель мощности ко входупреобразователяпеременного напряжения 10в постоянное, при этом управляющие входы регулируемого сопротивления и первого делителя напряжения подключенык выходу амплитудного детектора, а управляющий вход второго делителя напряжения подключен к выходу интегратора.На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенногогенератора синусоидальных колебаний.Генератор синусоидальных колебаний 20содержит усилитель 1, КС-мост, состоящий иэ конденсаторов 2 и 3, резисторов4, 5 и 6 и регулируемого сопротивления 7, амплитудный детектор 8, делители напряжения 9 и 10, дифференциальныйусилитель 11, с цепью отрицательной обратной связи 12, сумматор 13, усилительмощности 14, преобразователь 15 переменного напряжения в постоянное, блоксравнения 16, интегратор 17 и источник З 0опорного напряжения 18,Генератор работает следующим образом.35Усилитель 1 с БС-мостом на входе и предварительной системой стабилизации выходного напряжения, включающей в себя амплитудный детектор 8 и регулируемое сопротивление 7, образует зада 10 юший генератор ЗГ), вырабатывающий синусоидальные колебания, амплитуда которых задается соотношением сопротивления резистора 6 и регулируемого сопротивления 7. Это синусоидальное на 45 пряжение подается через сумматор 13 на усилитель мощности 14 и на сигналь-. ные входы управляемых делителей напряжения 9 и 10, коэффициент деления которых зависит от напряжения на их управляю 50 щих входах. При одинаковых напряжениях поступающих с выходов амплитудного детектора 8 и интегратора 17, сигнал на выходе дифференциального усилителя 11 равен нулю, и выходное напряжение55 генератора определяется номинальными характеристиками прямого канала. Нестабильность, возникшая в задающем генераторе, приведет к появлению сигнала рассогласования на входе управляемого делителя напряжения 9, Одновременно нестабильность выходного напряжения генератора отрабатывается второй петлей стабилизации путем сравнения преобразованного в преобразователе 15 выходного напряжения с напряжением источника опорногонапряжения 18 в блоке сравненич 16.Сигнал рассогласования поступает черезинтегратор 17 на управляющий вход делителя напряжения 10. В установившемсярежиме выходное напряжение генераторас точностью до ошибки стабилизациипропорционально напряжению источникаопорного напряжения 18, причем коэффициент передачи усилителя мощности 14выбирается таким, чтобы напряжение навыходе дифференциального усилителя 11равнялось нулю.Обычно цепь стабилизации обладаетзначительной инерционностью и не позволяет отрабатывать "быстрые" изменения амплитуды колебаний ЗГ. В предлагаемом стабилизаторе уменьшение быстрых" флуктуаций происходит благодарятому, что контур местной стабилизациив ЗГ выполняется на основе амплитудногодетектора 8, выходное напряжение которого содержит информацию о нестабильности амплитуды за каждый период. Поэтомунапряжение с этого амплитудного детектора 8, поданное на управляющий входделителя напряжения 9, мгновенно изменяет его коэффициент передачи так, чтона выходе дифференциального усилителя11 возникает напряжение, равное по амплитуде приращению напряжения ЗГ и обратное по фазе, Тогда в сумматоре 13нестабильность напряжения ЗГ компенсируется. Естественно, что дпя полной компенсации необходимо, чтобы изменениенапряжения на выходе дифференциальногоусилителя 11 было равно приращениювыходного напряжения ЗГ эа счет нестабильности. Это достигается выбором равныхпо модулю и противоположных по знакукоэффициентов передачи по приращениювыходного напряжения ЗГ, что практически легко выполняется с помощью регулировки коэффициента передачи цепи обратной связи .12,Однорременно с повышением стабильности амплитуды происходит и уменьшениенелинейных искажений выходного напряжения генератора. Это объясняется тем,что нелинейные искажения, вносимые управляемыми делителями напряжения9 и 10, выполненными, .например, на пьлевых транзисторах, при их идентичности также равны, Высшие гармоники, действуя на входах дифференциального усилителя 1 1 как синфазные напряжения, на выход его не проходят. Так как в обычных стабилизаторах искажения за счет регулирующего элемента являются преобладающими, то в предлагаемом стабилизаторе этот недостаток отсутствует. Зто является дополнительным эффектом 10 от введения нового регулирующего эл мента.Подключение дифференциального усилителя 11 с управляемыми делителями напряжения 9 и 10 на входах, управляю з щий вход одного из которых подключен к выходу амплитудного детектора 8, а вход другого- к выходу интегратора 17, позволяет достичь высокой стабильности амплитуды выходного напряжения и щ уменьшить нелинейные искажения генератора, в результате чего улучшаются его метрологические характеристики.Технико-экономический эффект от внедрения данного изобретения в народное 25 хозяйство выражается в увеличении производительности труда при поверочных работах с применением данного генератора за счет уменьшения числа операций калибровки. 30 формула изобретенияГенератор синусоидальных колебаний, содержащий усилитель и включенный в 7449046цепь обратной связи КС-мост, в одно плечо которого включено регулируемое сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к выходу усилителя, сумматор,последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, блок сравнения, к другому входу ко;.торого подключен источник опорного напряжения, и интегратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениястабильности амплитуды выходного напряжения и уменьшения нелинейных искажний, введен дифференциальный усилительс цепью отрицательной обратной связи,инвертирующий и неинвертирующий входыкоторого соответственно через введенныепервый и второй делители напряженияподключены к выходу усилителя, а выход дифференциального усилителя подключенк первому входу сумматора, второй входкоторого подключен к выходу усилителя,а выход сумматора подключен через введенный усилитель мощности ко входу преобразова еля переменного напряжения впостоянное, при этом управляющие входыподключены к выходу амплитудного детектора, а управляющий вход второго делителя напряжения подключен к выходу ин-.тегратора.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство .СССРЦНИИПИ Заказ 5679/12 Тираж 995 Подписное филиал ЛПП "Патент, Ужгород,ул. Проектная,4