Генератор напряжения шума

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5) и 03 В 29/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К ньш переключатель, при этом выход операционного усилителя подключен также к входукомпаратора, к размыкающему контакту электронного переключателя и к одному выходурегулируемого источника напряжения, о т л ич а ю щ и й. с я тем, что, с целью расширения шумовой полосы, в него введен элемент И, один вход которого подключен квыходу компаратора, другой вход - к выходуформирователя импульсов, вход которого подключен к выходу интегратора, а выход элемента Иподключен к управляющему входу электронногопереключателя, замыкающий контакт которогоподключен к другому выходу регулируемогоисточника напряжения, а переключающийконтакт через введенный конденсатор подключен к входу операционного усилителя, приэтом инвертирующий сумматор выполнен срегулируемым коэффициентом веса по первомувходу,евол намени ие шум истем. тоти п) ШУМА,ыей уси.операра под.второмутакже ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТ(71) Томский ордена Октябрьскоции и ордена Трудового Красногополитехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СУ 183487, кл. Н 03 В 29/00, 1962. Жовинский В, Н. Генерировадля исследования автоматическихМ".Энергия", 1968, с. 66, 67 (про(54) (57) ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ содержащий послецовательно соединенн инвертирующий сумматор, операционнь литель и интегратор, при этом выход циониого усилителя и выход интеграт ключены соответственно к первому и входам инвертирующего сумматора, а,801149375 ормирователь импульсов, компаратор, ре руемый источник напряжения и электро25 Изобретение относится к радиотехнике ирадиоизмерительной технике и может исполь.зоваться в устройствах для получения неперио-дических колебаний.Известен генератор напряжения шума, содержащий последовательно соединенные ицвертирующнй сумматор и операционный усилитель,в цепь обратной связи которого включенамплитудный ограничитель, при этом выходоперационного усилителя подключен к первому 10входу инвертирующего сумматора и черезпоследовательно соединенные электронныйпереключатель, интегратор и функциональныйпреобразователь - к второму входу инвертирующего сумматора, выход которого подключен к выходу операционного усилителя, приэтом управляющие входы электронного пе.реключателя и запоминающего блока подключены к выходу генератора управляющих импульсов 11.20Однако генератор напряжения шума имеетузкую шумовую полосу.Наиболее близким техническим решениемк изобретению является генератор напряжения шума, содержащий последовательносоединенные инвертируюший сумматор, опе.рационный усилитель и интегратор, при этомвыход операционного усилителя и выходинтегратора подключены соответственно кпервому и второму входам инвертируюшегосумматора, а также формирователь импульсов, компаратор, регулируемый источникнапряжения и электронный переключатель,при этом выход операционного усилителяподключен также к входу компаратора, к35размыкающему контакту электронного пере.ключателя и к одному выходу регулируемого источника напряжения, а выход интегратора подключен также к входу запоминаю.щего блока, управляющий вход которого и40управляющий вход электронного переключа.теля подключены к выходам формирователяимпульсов 21,Однако известный генератор напряженияшума имеет узкую шумовую полосу,45Цель изобретения - расширение шумовойполосы,Поставленная цель достигается тем, что вгенератор напряжения шума, содержащий .последовательно соединенные инвертируюший 50сумматор, операционный усилитель и интегра.тор, при этом выход операционного усилителяи выход интегратора подключены .соответственно к первому и второму входам инвертирующего сумматора, а также формирователь 55импульсов, компаратор, регулируемый источник напряжения и электронный переключатель,при этом выход операционного усилителя подключеи также к входу комиаратора, кразмыкзклцему контакту электронного переключателя и к одному выходу регулируемогоисточника напряжения, введеи элемент И,Олин Вход которогО подключен к Выхолукомпаратора, другой вход - к выходу формирователя импульсов, вход которого иолключеи к выходу интегратора, а выход элемента Й подключен к уиравляющему входуэлектронного исреклюцателя, замыкающийконтакт которого подключен к другому вы.ходу регулируемого источника напряжения,а переключающий контакт через введенныйконденсатор подключен к входу операционного усилителя, при этом ицвертирующий сум.матор выполнен с регулируемым коэффициец.том веса по первому входу,На фнг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема предложенного генератора напряжения шума; ца фиг. 2 - диаграмма точечного преобразования.Генератор напряжения шума содержит инвертируюгцнй сумматор 1, операционныйусилитель 2, интегратор 3, формирователь 4импульсов, комиаратор 5, элемент И 6, регу.лируемый источник 7 напряжения, электрон.ный переключатель 8 н конденсатор 9,Генератор напряжения шума работаетследующим образом.Пусть в начальный момент (после включения ни,ация на генератор) колебания малыи в колебательном звене, образованном нцвертирующнм сумматором 1, интегратором,содержащим операционный усилитель 2,и конденсатор 9, и интегратором 3, под действием положительной обратной связи возникают нарастающие колебания, Нарастаниеколебаний обусловлено действием положительной обратной связи на первый вход инверти.руюшего сумматора 1.В это время на выходе формирователя 4 импульсов в каждый момент, когда нарастающие колебания проходят через ноль в положительном направлении, формируется короткий импульс. Этот импульс поступает на один из входов элемента И 6. На второй вход этого элемента И 6 поступает запирающее напряжение с выхода компаратора 5. Как только напряжение на выходе операци. онного усилителя 2 достигает порога срабатывания компаратора 5 (он выбирается в области отрицательных напряжений) ца его выходе появляется высокий потенциал, отпирающий элемент И 6, Импульс с выхода формирователя 4 проходит через элемент И 6 и, воздействуя ца управляющий вход электронного переключателя 8, переключает его. В результате чего между выходом н входом1149375 4 колебания в колебательном звене описываются дифференциальным уравнением операционного усилителя 2 оказываются вклю чениыми регулируемый источник 7 напряжения и конденсатор 9. Напряжение иа выходе операционного усилителя 3 мгновенно (со скоростью, ограичениой лишь его быстродействием) изменяется иа величину напряжения регулируемого источника 7 (уменьшается ио модулю). В результате этого напряжение на выходе операционного усилителя 2 стано. вится меньше напряжения срабатывания ком. паратора 5. Элемент И 6 закрывается и колебания снова начинают нарастать. При нарастании колебаний в следующий раз амплитуда их на выхоле операционного усилителя 2 снова достигает порога срабатывания компарато 1 ра 5. Открывается элемент И б и пропускает очередной импульс с выхода формирователя 4 на управляющий вход электронного переключателя 8. Происходит очередное его переключение. Напряжение на выходе операии 2 онного усилителя 2 снова уменьшается на величину напряжения регулируемого источ - ника 7 и все процессы повторяются. Ио так как к моменту очередного переключения электронного переключателя 8 напряжение25 на выходе операционного усилителя 2 дости-. гает разных значений, зависящих от предыдущего значения, то в очередной раз амплитуда колебаний принимает случайное значение иэ области допустимых. В результате на . выходе интегратора 3 амплитуда колебаний изменяется случайным образом.Спектр колебаний в основном сосредоточен в окрестности частоты, определяемой сопротивлениями В и конденсаторами С интеграторов,. т. е. сосредоточен вблизи частоты 35 со хкО 5 где х, х, х - напряжения, соответственно,на выходе инвертирующегосумматора 1, операционногоусилителя 2 и интегратора 3,Рещение этого равнения имеет вгц,х =- х 1 д БИ(ы - т+г )гле х, г - начальные значения амплитуды ифазы колебаний на выходеоперационного усилителя 2,1 сЦД5 Если рассмотреть только те значения х, ко.торые соответствуют моментам времени, когда функция з достигает максимальногозначения, то получимх ( 1;) : х 1 2 (1) В момент срабатывания компаратора 5и переключения электронного переключателя 8 происходит уменьшение амплитуды колеба0 нии на выходе операционного усилителя 2на значение напряжения регулируемого источника 7, В результате каждое последующее и предыдущие значения связаны соотношением о гР 12 С 40Ширина спектра колебаний зависит от зна. чения глубины положительной обратной связи, определяемой коэффициентом веса по первому входу инвертирующего сумматора 1 и значением напряжения регулируемого источника 7.45Регулируя коэффициент веса по первому входу инвертирующего сумматора 1 и напряжение регулируемого источника 7, можно изменять шумовую полосу генерируемых колебаний.50 Случайный характер изменения амплитуды колебаний очень просто объяснить, если найти зависимость между амплитудой в -й и 1+1 моменты времени включения электронного переключателя 8 Несложно показатьчто для момента срабатывания компаратора 5 Причем связь 1-го значения амплитудыи +1-го дается соотношением х= (х,. - а)К, (3)где а - значение напряжения регулируемогоисточника 7,Уравнения (2) и (3) связывают значениях, ( а и х;м,соответственно, при х; ( аи х; ) а . Если построить в координатахх,. и х;+эти зависимости, то они должныбыть изображены в виде двух линий А н В(фиг. 2), Теперь о значениях х . и хеможно судить по этим линиям, используяметод точечных отображений. Предположим,что в начальный момент амплитуда колеба.ний имеет значение х, (фиг.2), Через времях принимает значение х - х т = х К,в = вв соответствии с (2) и далее х хЯ,2 3"В некоторый момент времени амплитуданапряжения принимает значение хПри этом срабатывает компаратор 5, так какпорог его срабатывания выбран равным Ь,Следующее значение х необходимо . находитьуже из уравнения (3). При точечномотображении предыдущему значению хтсоответствует ха и так далее. В результатепоследовательного применения точечногоСоставитель Н, МатвиенТехред Ж,Кастелевич ош едактор Ан. Шандор Корректо Подписно Тираж 872ПИ Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 аз 1916/4 ВНИ по 113035"Патент", г, Ужгород, ул. Проектна Филиал отображения дальше видно, что все значениях не выходят за пределы квадрата, обведенного толстой линией, Видно также,. что в пределах этого квадрата значения х никогда неповторяются, т, е. носят случайный характер,Изменяя наклоны линий, соответствующихуравнениям (2) и (3), т, е. изменяя коэффи.циент веса по первому входу инвертирующего сумматора 1. и регулируя напряжение регулируемого источника 7,можно увеличиватьили уменьшать размеры квадрата, т.е. изменять дисперсию отклонений амплитудыи варьировать ширину спектра генерируемых шумовых колебаний, Таким образом, достигается положительный эффект.В сравнении с известным устройством, вкачестве которого выбран генератор шума 5 типа Г 2 - 47, предлагаемый генератор отличается значительной простотой регулировки шу- .мовой полосы, так как в известном объектедля изменения шумовой полосы требуется дополнительный перестраиваемый фильтр, кото рый существенно усложняет генератор. Кро.ме того, в предлагаемом генераторе легкоосуществляется и перестройка центральнойчастоты шумового спектра.