Функциональный генератор с синхронизацией частоты

ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР РЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ ОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССРИ 1307467, кл. С 06 С 7/26) 1985,(57) Изобретение относится к устройствам, формирующим электрические сиг"налы.нескольких Форм как в режиме ав"токолебаний, так и в режиме синхрони"зации внешним периодическим сигналом,и может найти применение в автоматике, приборостроении, вычислительнойи информационно-измерительной технике. Целью изобретения является расши 801541637 А 2 рение функциональных возможностеиустройства за счет формирования надополнительном выходе квадратурногосинусоидального сигнала. Поставленнаяцель достигается тем, что в устройст"во, содержащее блок 1 управления частотой, переключатель 2, интегратор 3,релейный элемент 5, первый функциональный преобразователь 4, контурстабилизации амплитуды (блоки 6, 7,8),.переменный 9 и масштабные 10"15резисторы, введены двухполупериодныйвыпрямитель 18, инвертор 19, ключ 26сумматор 25, второй функциональныйпреобразователь 24 и четыре масштабных резистора 20-23. Нелинейное пре"образование треугольного сигнала свыхода интегратора 3 позволяет получить сдвинутый по фазе треугольныйсигнал с последующим его преобразова- Ънием в синусоидальный, 3 ил. ЯИзобретение относится к устройствам, формирующим электрические сигналы нескольких Форм как в режиме ав 1 околебаний, так и в режиме синхрониЗации внешним периодическим сигналом,и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.У 1307467.Цель изобретения - расширение Функциональных воэможностей за счет формирования на дополнительном выходеквадратурного синусоидального сигнала.На фиг.1 изображена функциональнаялектрическая схема генератора; наиг.2 " временные диаграммы, поясняю"ие работу отдельных блоков генерато"а в режиме синхронизации частоты;Ма Фиг.3 " временные диаграммы, поясяющие процесс формирования сдвинутых 20о Фазе сигналов.Функциональный генератор с синхроизацией частоты содержит блок 1 упавления частотой, переключатель 2,Интегратор 3, функциональный преобраователь 4, релейный элемент 5, анаизатор 6 амплитуды, интегрирующийвлемент 7, ограничительный элемент 8,йеременный резистор 9, первый, вто 1 ой, третий, четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы 10-,15, шину16 положительного опорного напряжения, вход 17 синхронизации генератора двухполупериодный выпрямитель 8,инбертор 19, седьмой 20, восьмой 21,девятый 22 и десятый 23 масштабныееэисторы, синусный Функциональныйреобраэователь 24, сумматор 25 иключ 26,Генератор работает в несколькихежимах.Режим свободных автоколебаний осуествляется при отсутствии сигналайа входе 17 синхронизации генератора,1 замкнутом контуре иэ последователь"но включенных переключателя 2, интегратора 3, резистора 11 и релейногоЭлемента 5 устанавливаются устойчивыеавтоколебания, которые на выходе интегратора 3 имеют треугольную форму,а на выходе релейного элемента 5 прямоугольную. На выходе первогоФункционального преобразователя 4Образуется сигнал синусоидальной формы, Амплитуда треугольных сигналовравна порогу срабатывания релейногоЭлемента 5 с гистерезисной характеристикой, Частота свободных колебанийОпределяется величиной напряжения,снимаемого с подвижного контакта переменного резистора 9, которое черезпервый масштабный резистор 10 прикла"дывается к входу блока 1 управлениячастотой, Последний преобразует входной сигнал в токи, поступающие черезпереключатель 2 на вход интегратора3, в результате чего происходит линейное,преобразование величины входного сигнала блока 1 управления частотой в частоту следования импульсовнескольких Форм. В режиме свободныхколебаний для избежания переходныхпроцессов установления частоты масштабный резистор 14 отключают от входаблока 1 управления частотой (с помощью переключателя, не показан),Режим синхронизации частоты осуществляется при наличии напряжения Б, непрямоугольной Формы на выходе 17, Сигнал У на входе релейного элемента является суммой сигналов Б с вы ,хода интегратора и сигнала У,. дляудобства построения суммарного сигнала форма сигнала, О, на временных диаграммах (Фиг.2) принимается треугольной. Рассмотрим два воэможйых типа переходных процессов при синхронизации частоты внешним сигналом.Первый тип переходного процесса (фиг.2 а) возможен, если частота свободных колебаний в генераторе ниже частоты внешнего сигнала. Крутизна треугольного напряженияв начале переходного процесса такова, что при переключениях релейного элемента 5 с частотой напряжения Б амплитуда 03 оказывается меньше заданной, На выходе анализатора 6 амплитуды Формируется ступенчатое напряжение Ов отрицательной полярности, пропорциональное амплитуде 1 З. Сигнал 0 в суммируется с сигналом положительной полярности с шины 16, в результате чего на входе интегрирующего элемента Формируется сигнал иву пропорциональный отклонению амплитуды О,в от заданной величины. На выходе интегрирующего элемента 7 напряжение 0 изменяется по линейному закону в положительную сто" рону, Суммарный сигнал на входе блока управления частотой 0=0 +Б.также увеличивается, что приводит к увеличению крутизны и амплитуды сигнала 0 Сигнал на выходе интегратора сказыва" ется постоянным по уровню, когда амп" литуда Оз сравнивается с эаданнойфункциональный генератор с синхронизацией частоты по авт. св,М 1307467, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования на дополнительном выходе квадратурного синусоидального сигнала,в него введены двухполупериодный выпрямитель, ключ, сумматор, инвертор,седьмой, восьмой, девятый и десятыймасштабные резисторы и синусный функциональный преобразователь, причемвход двухполупериодного выпрямителяподключен к выходу интегратора, прямой выход двухполупериодного выпрямителя через последовательно соединен"ные седьмой и восьмой масштабные резисторы соединен с выходом инвертора,вход которого подключен к шине положительного опорного напряжения и через последовательно соединенные девятый и десятый масштабные резисторыподключен к инвертирующему выходудвухполупериодного выпрямителя, общийвывод девятого и десятого масштабныхрезисторов соединен с информационнымвходом ключа, выход которого соединенс шиной нулевого потенциала, а управляющий вход соединен с.выходом релей"ного элемента, общие выводы седьмого 5 1916 Ограничительный элемент 8 ограничива" ет уровень выходного напряжения О 1 интегрирующего элемента в начале переходного процесса, когда сигнал на выходе анализатора 6 амплитуды равен 0.Второй тип переходного процесса возможен (фиг.2 б), если частота свободных колебаний генератора выше частоты внешнего сигнала. Амплитуда 11 оказывается выше заданной, на выходе анализатора 6 амплитуды формируется напряжение Б, которое, суммируясь с сигналом шины 16, дает сигнал 11 отрицательной полярности. На выходе интегрирующего элемента 7 напряжение 0 изменяется по линейному закону в отрицательную сторону до момента, когда амплитуда 11 сравняется с за- . 20 данной.Формирование сдвинутого по фазе на 90 относительно сигнала на выходе интегратора 3 треугольного сигнала обеспечивается тем (фиг.3), что пос" 25 тупающие на вход двухполупериодного выпрямителя 18 сигналы треугольной формы 11 преобразуются в треугольные сигналы Би Б," д удвоенной частоты. К этим сигналам за счет связи .ЗО . выходов выпрямителя 18 через масштаб" ные резисторы 20 - 23 с выходом и входом инвертора 19 добавляются постоянные составляющие, пропорциональные напряжению с шины 16, В результате суммирования сумматором 25 сигналов 0 , и Б , с учетом инвертирования Формируется сигнал Укоторый сдвинут по фазе относительно6 на 90 . Временные диаграммы (фиг.3) 4 ц показывают, что переходные процессы при синхронизации внешним сигналом могут влиять только на форму сдвину" того на 90 треугольного сигналаПоследующее преобразование 45 вйходного сигнала сумматора в синусоидальный сигнал с помощью второго функционального преобразователя 24 позволяет получить на дополнительном выходе квадратурный синусоидальный 50 сигнал, сдвинутый по фазе относитель но сигнала с выхода первого функционального преобразователя на 90.Таким образом, в предлагаемом устройстве синхронизация частоты внешним сигналом непрямоугольной Формы осуще" ствляется за счет обеспечения режима вынужденных колебаний в автоколебательном контуре, состоящем из элемен 37 6тов 2,3,11 и 5, Неизменность амплитуды сигнала треугольной формы, преоб"разуемого в синусоидальный сигнал,осуществляется за счет введения конту"ра амплитудной .стабилизации.Нелинейное преобразование треугольного сигнала с выхода интегратора 3позволяет получить сдвинутый по фазетреугольный сигнал с последующим егопреобразованием в синусоидальный.Переходные процессы, связанные с синхронизацией частоты, вызывают кратковременные искажения формы выходныхсинусоидальных сигналов, однако фазовые соотношения сигналов с выходовфункциональных преобразователей впереходных процессах не нарушаются.Предложенный принцип построения двухфазного генератора позволяет обеспе" .чить уменьшение длительности переходных процессов, что особенно важно наинфранизких частотах, по сравнениюс синхронизируемым генератором, вкотором используются измерители фазыили частоты,формула изобретенияКорректор " Редактор черявая Заказ 28 ,ВНИИПИ Г Тираж 556 Подписное ударственного комитета по изобретениям и открыти 113035 москва, ЖРаушская наб., д. 4/при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 и восьмого масштабных резисторов и девятого и десятого масштабных резисторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора,5 выход которого через синусный Функциональный преобразователь соединесдополнительным выходом квадратурногосинусоидального сигнала генератора.