Управляемый генератор гармоническихколебаний

Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл.з Н 03 Ь 7/00 Государственный коинтет СССР по дедам нзобретеннй н открытнй(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИ КОЛЕБАНИЙ Изобретение относится к радио электронике низких частот и автоматике и может быть использовано в устройстве задания плавно-перестра иваемой опорной частоты гармонических сигналов, в схемах автоматической подстройкичастотычастотных модуляторах и в других устройствахИзвестен управляемый генератор гармонических колебаний, содержащий последовательно соединенные источник управляющего напряаения, блок сравнения, интегратор и преобразователь, "напряжение-частотан, выход которого является выходом управляемого генератора гармонических колебаний а также преобразователь фтокнапряженность магнитного полян и опто-электронный преобразователь фсветовой поток-напряжение" .11. Однако данный генератор имеет не" достаточно высокую стабильность частоты генерируемых колебаний, обусловленную многократными промеауточныии преобразованиями физической природы управляккцего и выходного сигналов, и, как следствие, невысокую надежность. Цель изобретения - повьваениестабильности частоты генерируемыхколебаний,в укаэанная цель достигается тем,что в управляеьвай генератор гармонических колебаний, содержащий последовательно соединенные источникуправляющего напряжения, блок сравнения, интегратор и преобразователь"напряаение-частотан, выход которогоявляется выходом управляемого генератора гармоккческкх колебаний, введены трк формирователя прямоуголь 3 ных импульсов, два элемента И, дваинтегратора со сбросом, последовательно соединенные сумматор, ключи пиковый детектор, выход которогоподключен к другому входу блока срав 26 кения, прк этом входы формирователейпрямоугольных импульсов объединеныи подключены к выходу преобразователя ннапряаение-частота", выходпервого формирователя прямоуголь 5 ных импульсов подключен к сигнальным входам первого элемента И и:"сброс" которого подключен к выходупервого элемента И, а выход - к перЗО вому входу сумматора, выход второгоформирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам второго элемента И и второго интегратора со сбросом, вход "сброс" которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к второму нходу сумматора, выход третьего формирователя прямоугольных импульсов подключен к управляющим входам ключа и элементов И.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого управляемого генератора на Фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.Управляемый генератор гармонических колебаний содержит источник 1 управляющего напряжения, преобразователь 2 "напряжение-частота", Формирователи 3-5 прямоугольных импульсов, интеграторы б и 7 со сбросом, элементы 8 и 9 И, сумматор 10, ключ 11, пиковый детектор 12, блок 13 сравнения и интегратор 14.Предлагаемый генератор работает :ледующим образом.С выхода источника 1 управляющегонапряжения на первый вход блока 13сравнения(фиг. 1) поступает напряжение О (фиг. 2 а), задающее период гармонических колебаний на выходе генератора (частоту на выходе преобразователя 2 "напряжение-частота", вход которого через интегратор 14 подключен к выходу блока 13 сравнения). Из-за влияния возмущающих факторов (например, изменения твмпературы окружающей среды, изменения;характеристик элементов преобразователя 2 "напряжение-частотаф и т.д.) частота гармонических колебаний на выходе генератора может отклоняться от заданного значения. Для устранения отклонения частоты (периода) колебаний от заданного значения переменное напряжение О(фиг. 2 б) с выхода преобразователя 2 "напряжение-частота" преобразовывается в однополярное напряжение дпя сравнения егос задающим напряжением. О,(. Для это го напряжение 02 подается на входы первого, второго и третьего Формирователей 3-5 прямоугольных импуль сов (фиг 1), Первый Формирователь 3 прямоугольных импульсов вырабатываем напряжение О (фиг. 2 в)в виде посфдовательностй прямоугольных импульсов, длительность которыхопределяется интервалами положитвльности напряжения О. Второй Формирователь 4 прямоугольных импульсов вырабатывает напряжение 04. (фиг, 2 г) в виде последовательиости прямоугольных импульсов, длительность которых определяется интервалами отрицательности напряжения В, ,Третий Формирователь 5 прямоугольиых импульсов вырабатывает напряжение 05 (фиг. 2 д) в виде последонательности прямоугольных импульсов фиксированной длительности, передниефронты которых определяются прохождением напряжения О через нулевое значение.Напряжение О поступает на сигЭнальные входы первого интегратора б со сбросом и первого элемент 8 И, напряжение 0. - на сигнальные входы второго интегратора 7 со сбросом и второго элемента 9 И и напряжение О - на управляющие входы первого элемента 8 и, второго элемента 9 И и ключа 11 (фиг. 1).На выходе первого интегратора б15 со сбросом вырабатывается Об(фиг.2 е),а на выходе второго интегратора 7 со сбросом - напряжение О(фиг.2 ж), изменяющиеся по линейному закону, причем нарастание напряжений Ои О Щ заканчивается, соответственно, поокончании импульсов О 3 и О. Параметры интеграторов б и 7 со сбросом выбираются таким образом, чтобы обеспечить раненство скоростей изменения напряжений Ои ОНа выходе первого элемента 8 ИФормируется напряжение О (фиг.2 э) в виде последовательности импульсов Фиксированной длительности, появление которых определяется совпадением напряжений О и 0. Импульсы 08 включают разрядный ключ первого интегратора б со сбросом на время действия импульсов 08. Аналогично происходит Формирование напряжения 0(фиг. 2 и) на выходе второго элемента 9 И за исключением того, что появление импУльсов 09 определяется сонпадением напряжений О+и 05 Импульсы 09 включают разрядный 40 ключ второго интегратора 7 со сбросом на время действия импульсов 09,Характерной особенностью упранляеиого генератора гармонических колебаний является то, что для полу- , 4 чвния однополярного напряжения,пропорционального периоду гармонических колебаний на выходе генератора, используется преобразование интервалов,равных длительности каждого полупвриода напряжения О, в уровни напряжений, получаемых на выходах интеграторов б и .7,со сбросом н конце каждого полупериода,Напряжения Оби 07,поступают на нхо И ды сумматора 10 (Фиг. 1) с выходакоторого суммарное напряжение Оо(Фиг. 2 к) поступает на сигнальныйвход ключа 11. Ключ 11 упранляетсяимпульсами О , пропуская напряжещу ние Ой) на вход пикового детектора12 (Фиг. 1) на интервале действияэтих импульсов, поскольку уровеньнапряжения О только на этих интерналах равен уровням напряжений 5 Обили Ов конце каждого полупериода, т.е. пропорционален длительности каждого полупериода.Таким образом, на входе пикового детектора 12 Формимурется напряжение О (фиг. 2 л) в видепоследовательности прямоугольных импульсов, длительность которых равна длительности импульсов О, а уровень пропорционален длительностикаждого полупериода напряжения О,Пиковый детектор 12 преобразует импульсы 01 в непрерывное од ч нополярное напряжение О (Фиг.2 м) уровень которого между двумясоседними импульсами О пропорционален длительности предыдущего полупериода напряжения О . , 1 Я Напряжения О и 0 сравниваются в блоке 13 сравнения, на выходе которого образуется напряжение О(фиг. 2 н), равное разности напряжений О и О . напРЯжение О,з постУпает 30 ,на интегратор 14, на выходе которого образуется напряжение О (фиг. 2 о) определяющее период гармонических колебаний на выходе генератора (частоту на выходе преобразователя 2"напряжение-частота").Если, например, в управляемом ген нераторе гармонических колебанийимеет место установившийся режим, т,е. период (частота)напряжения на выходе генератора соответствует задающему напряжению О (Фиг. 2, установившийся режим), то длительности соседних полупериодов напряжения О т.е. длительности импульсов О и О равны между собой, следовательно, равны и уровни напряжений Об и Ор в конце каждого полупериода напряжения О,а также уровни соседнйх импу- льсов О.Напряжение О на выходе пикового детектора 12 неизменно и рав но задающему напряжению 01, т.е.напряжение 0 на выходе блока 13сравнения равно нулю, а напряженке О на выходе интегратора 14 постояв но и равно некоторому значению, "43 определяемому предыдущими условиямк работы генератора. Если из-эа возмущений происходит отклонение частоты напряжения Опри неизменном задающем напряжении О (фиг. 2, неустановившийся режим), то длительности полупериодов напря-. жения О и, соответственно длктель ности импульсов О и ОАизменяютск, т.е. уровни напряжений Об и 01 в конце каждого полупериода напряжения О отличаются от уровня задающего напряжения О . В результате этого на выходе пикового детектора 12 напряжение 0 отличается от напряжения О напряжение 0 на выходЬ блока 13 сравнения отличается ото. нуля, что ведет к изменению напряжения О на выходе интегратора 14 со скоростью, пропорциональной величине напряжения О, и, следовательно, к изменению периода (частоты) напряже-, ния 0 на выходе преобразователя 2 "напряжение-частота". Изменение напряжения О 4 происходит до тех пор, пока частота напряжения О не вернется к значению, определяемому напряжением О . При достижении заданного значения частоты напряжение О4 на выходе блока 13 сравнения становится равным нулю, а напряжение Она выходе интегратора 14 принимает новое постоянное значение.Таким образом, предлагаемый управляеьий генератор гармонических колебаний позволяет поддерживать период (частоту) напряжения О, зааваемый задающим напряжением 0, с практически нулевой погрешностью за счет использования принципа регулирования по отклонению и применения интегрального закона регулирования. управляемый генератор гармонических колебаний обладает высокими стабильностью частоты генерируемых колебаний, надежностью и быстродействием, обусловливаемьач тем, что контроль периода гармонических колебаний на выходе генератора осуществляется на каждом полупериоде.Формула изобретенияуправляемый генератор гармони-. ческих колебаний, содержащий последовательно соединенные источник управляющего напряжения, блок сравнения, интегратор к преобразователь фнапражеикечастотаф, выход которого является выходом управляемого генератора гармонических колебаний, о т л к ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повывения стабильности частоты геиеркруемых колебаний, в него введены трк формирователя прямоугольных импульсов, два элемента И, два имтегратора со сбросом, последовате-, льно соединенные сумматор, ключ и пиковый детектор, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, прк этом вкоды, формирователей прямоугольных импульсов объединены к подключены к выходу преобразователя "напряжение-частота", выход первого формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам первого элемента И и первого интегратора со сбросом, вход "сбросф которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к первому входу сумматора, выход второго формирователя прямоугольных импульсов подключен к сигнальным входам второго элемента И и второго интегратора со сбросом, вход "сброс " которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к второму вхо.801263 ду сумматора, выход третьего формирователя прямоугольных импульсовпедвпючен к управляющим входам ключаи элементов И,Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе 1. Авторское свидетельство СССР 9379967,кл.Н 03 В 3/12,1971(прототип)