Генератор, управляемый напряжением

. РЕСПУБЛИН 1 в 8 511 Н 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИЗОБРЕТИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ(56) 1. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной .технике. Л., "Энергия", 1975, с.102,рис. 46 (прототип).(54)(57) ГЕНЕРАТОР, УПРАВЛЯЕМИЙ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащий операционныйусилитель; цепь положительной обратной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первыйключ и источник управляющего сигнала,о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что,с целью увеличения стабильности частоты выходного сигнала, цепь положительной и цепь отрицательной об,ратной связи вклочены между выходом и ер-аб ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ и соответственно неинвертирующим и ййв ертирующим входами опера ционногоусилителя через введенный ограничитель; выход источника управляющегосигнала, соединен с входами блокасравнения через соответствующие введенные развязывающие цепи, вход ивыход первого клоча соединены соответственно с выходом ограничителяи первым входом блока сравнения, меду выходом ограничителя и вторым вхдом блока сравнения введен второйключ, между выходом блока сравненияи неинвертирующим входом операционного усилителя введен разделительный каскад, при этом вторые входы ивого и второго клочей соединены с ощей шиной, а выход ограничителя является выходом генератора 1 управляемого напряжением,Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться дляФормирования. сигналов с управляемойчастотой выходных сигналов в различных радиотехнических устройствах. 5Известен генератор, управляемыйнапряжением, содержащий операционныйусилитель, цепь положительной обрат"ной связи, цепь отрицательной обратной связи, блок сравнения, первыйключ и источник. управляющего сигна"ла 1.1.Однако известное устройство необеспечивает достаточной стабильности частоты выходного сигнала. 15Цель изобретения - увеличениестабильности частоты выходного сигнала,Цель достигается тем, что в гене"раторе, управляемом напряжением, со" 20,Эдержащем операционный усилитель, цепьположительной обратной связи, цепьотрицательной обратной связи, блоксравнения,.первый ключ и источник упвавляющего сигнала, цепь положительной и цепь отрицательной обратнойсвязи включены между выходом и соответственно неинвертирующим и инвертирующим входами операционного усили".теля через вве 1 енный ограничитель,выход источника управляющего сигналасоединен с входами блока сравнениячерез соответствующие введенные развязывбющие;цепи, вход и выход первогооключа соединены соответственно с вы-,ходом .ограничителя и первым входомблока сравнения, между выходом ограничителя и вторым входом блока срав"нения введен второй клоч, между вы-.ходом блока сравнения и неинвертируЮщим, входом операционного усилителя 40введен разделительный каскад, приэтом входы первого и второго. ключейсоединены с общей виной, а выхбд ограничителя является выходом генератора,управляемого напряжением, . :45 На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенно", го генератора, управляемого напряже"нием. 50Генератор, управляемый напряжением, содержит операционный усилитель 1, ограничитель 2, цепь отрицательной обратной связи 3, цепь положительной обратной связи , первый и второй ключи 5 и 6, развяэывающие цепи 7 и 8, блок сравнения 9, разделительный каскад 10 и источник управляющего сигнала 11. При этом, разделитель ный каскад 10 может быть выполнен ввиде генератора тока 12 и конденсатора 13, цепь отрицательной обратнойсвязи 3 - в аиде конденсатора 11 ирезистора .15, цепь положительной обратной связи - в виде резисторов 16и 17.Генератор, управляемый напряжением,работает следующим образом,Операционный усилитель 1, являющийся пороговым устройством, в зависимости от состояния напряжения наконденсаторе .14 обеспечивает положи"тельный или,отрицательный потенциална своем выходе. Заряд конденсата"ра 1 М, подсоединенного к инверсномувходу операционного усилителя 1, обес.печивается током, протекающим церезрезистор 15, который подсоединен квыходу ограничителя, и может быть выполнен с эмиттерным повторителем.Выходное напряжение с выхода операционного усилителя 1 подается также на вход цепи положительной обрат.ной связи 1, представляющей собойрезистивный делитель, образованныйрезисторами 16 и 17. С помощью этогореэистивного делителя задается пороговое напряжение операционному усилителю 1, которое подается на егонеинверсный вход. 8 момент равенстванапряжения заряда на конденсаторе 1пороговому напряжению на неинверсномвходе операционного усилителя 1 наего выходе Формируется перепад, полярность которого обратна полярностипредыдущего состояния. Этот перепадчерез резисторы 16 и 17 цепи положительной обратной связи ц меняет знакпорогового напряжения операционногоусилителя 1 наобратный.Одновременно меняется направлениезарядного тока на конденсаторе 1,а значит полярность Формируемого нанем напряжения. СНедовательно, наконденсаторе 1 Ь в процессе работы вы-.рабатывается пилообразное напряжение,равное по амплитуде размаху импульсного порогового напряжения на неинвертирующем входе операционногоусилителя 1, а на его выходе будутимпульсы прямоугольной .Формы. Паложительный и отрицательный потенциалы сформированного прямоугольного напряжения на выходе операционного усилителя 1 имеют разлицный дрейф в диапазоне температур. Зто приводит к некоторому изменению длительностиФормируемых полупериодов выходного3 1012 напряжения и, следовательно, к некоторому изменению частоты (примерно 10"- 10 ф на 1 о 1;). Для уменьшения этого эффекта служит ограничитель 1,и эмиттерный повторитель) 2, в котором выходное напряжение операционного усилителя 1 несколько ограничивается по уровню и через эмиттерный повторитель поступает как на .выход :гейератора, так и в цепи отрицатель ной и положительной обратной связи 3 и 4. 418, 4ния 9 уменьшается, становится:равным нулю при нулевом управляющем напряжении и увеличйвается при его увеличении в отрицательную область напряжений. В момент перехода управля.ющего напряжения через нуль происходит изменение фазы выходного импульсного напряженияблока сравненияна 1800. Это импульсное напряжение поступает на вход разделительного каскада 10, который предназначен для развязки сравнительно низко"Ограничитель 2 может быть выполнен, например, на резисторе и двуханодном стабилитроне. Выход ограни 15 чителяи эмиттерного повторителя) 2 подключен также к входам коммутационного напряжения клюцей 5 и 6, причем эти клюци являются разнополярными, т.е. если вклочение, например, ключа 5 производится положительным потенциалом, то ключ 6 этим же потенциалом закрыт, а в следующий полупериод происходит включение ключа 6 отрицательным потенциалом, а ключ 5 при этом закрыт. Аналоговые входы клочей 5 и 6. подсоединены к нулевой шине питания, поэтому при вклочении какого-либо ключа происходит шунти,рование выхода соответствующей раз- :Зф вязывающей, цепи. Например, при вклю=. чении клюца 5 происходит подсоединение к общей шине развязывающей цепи 7, которая может быть выполнена на резисторе, и первого входа блока сравнения 9, который может быть выпол нен в виде дифференциального усилите,ля, а при включении ключа 6 - шунтирование развязывающей цепи 8 и второго входа блока сравнения 9, Поэтому, напряжение управления с выхода истоцника управляющего сигнала 11, поступающее через развязывающие цепй 7 и 8 на входы блока сравнения 9, например, положительной полярности, прорезается45 до нулевого потенциала поочередно ключами 5 и 6 с частотой, генерируемой генератором на ойерационном усили теле 1, и со сдвигом по фазе в 180 ф. Выходное напряжение блока сравнения 9 .при положительном напряжении источ-.50 ника управляющего. сигнала 11 представ. ляет собой импульсное напряжение, синфазное с импульсным напряжением генератора на операционном усилителе 1 При изменении полярности уп" равляющего напряжения,с переходом его через нулевое значение выходное .импульсное напряжение блока сравне,го выходного сопротивления блокасравнения 9 от низкоомного резистивного делителя, образующего цепь положительной обратной связи 4, т.е, для йредотвращения шунтирования импульсного напряжения положительной обратной связи, развиваемого на неинвертирующем входе операционного . усилителя 1.Развязка обеспечивается с помощью генератора тока 12. Кроме того, для предотвращения влияния дрейфа по постоянному току на величину порогового напряжения, сформированного на не инвертирующем входе операционного усилителя 1 и, следовательно, для предотвращения температурной зависи" мости генерируемой частоты выход генератора тока 12 подсоединен к отводу цепи положительной обратной связи 4 через конденсатор 13. Лля обеспечения хорошей развязки делитель, состоящий из резисторов 16 и 17, должен быть достаточно низкоомным и, в свою очередь, должен быть низкоомным выход ограничителяи эмиттерного повторителя) 2.Выходное напряжение блока сравне. ния 9 создает на резистивном делителе цепи положительной обратной связи 4 импульсное падение напряжения. Это напряжение в зависимости от поляр ности входного управляющего напряжения суммируется (или вычитается с напряжением, поступающим с выхода ограницителя ( и эмиттерного повторителя ) 2, увеличивая или уменьшая значение порогового напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 и, следовательно, уменьшая или увеличивая цастоту генерируемого сигнала. При этом, на стабильность генерируемой частоты не оказывает никакого влияния температурный дрейф выходного потенциала блока сравнения 9 и разделительного каскада 10 в силу их полной раз5 1 вязки по постоянному току, Стабильность генерируемой частоты зависит от стабильности коэициента передачи по переменному току последовательно соединенных блоков сравнения 9 и генератора тока 12,Линейность перестройки частоты генератора от управляющего напряжения в области нулевых потенциалов целиком определяется динамическим раствором блока сравнения 9 и разделительного каскада 1 С.012 ч 18 6Таким образом, генератор, управляемый напряжением, представляетсобой систему из высокостабильногоимпульсного генератора и преобразо вателя постоянного напряжения управления в импульсное напряжение,с последующим суммированием этогоимпульсного напряжения с напряжениемположительной обратной связи гене" 1 О ратора, причем преобразование по. стоянного напряжения управления вимпульсное осуществляется с частотой, генерируемой генератором.:Заказ 27 7/ 8 Тираж 93 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 Ц 035 Москва Ж-ЗБ РаУшская наб. д. 4/5в ейййийетейаввйВааеаюгэа 3Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,