Функциональный генератор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл 0 06 С 7/26 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54). ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах.Известен функциональный генератор Г 1, содержащии усилительные элементы, фазоинверторы, аттенюаторы, блоки кон:роля и компараторы. Этот генератор имеет сравнительно невысокую точность установки частоты.1 ОНаиболее близким техническим решением к изобретению является функциональныи генератор 2, содержащий последовательно соединенные интегратор и релейныи элемент, вы ходы которых являются соответствующими выходами генератора, первый и второй фазоинвертирующие сумматоры, инвертор, потенциометр установки частоты, подключенный неподвижными 20 контактами к шине нулевого потенциала и к шине положительного напряжения, а подвижным контактом - к первому входу первого фазоинвертирующего сумматора, второй вход которого 25 является входом частотной модуляции генератора, первый и второй переключающие диоды, соединенные соответственно катодом и анодом с выходом релейного элемента, первый и . 30 второй токозадающие резисторы включенные соответственно между выходоминвертора и анодом первого переключающего диода и входом инвертораи катодом второго переключающегодиода, третий и четвертый переключающие диоды, подключенные соответственно с катодом и анодом ко входуинтегратора, а анодом и катодом - каноду и катоду первого и второгопереключательных диодов, дополнительный токозадающий резистор икомпенсирующий диод, один электродкоторого подключен к шине нулевогопотенциала, другой электрод соединен с входом согласующего усилителяи через дополнительный токозадающийрезистор с выходом первого фазоинвертирующего сумматора. Выход согласующего усилителя присоединен кпервому входу второго суммирующегофазоинвертирующего усилителя, второйвход которого соединен с выходомпервОго фазоинвертирующего сумматора,а выход - со входом инвертора.Этотгенератор имеет более высокую точность установки частоты, чем вышерассмотренный, так как здесь гроизводится частичная компенсация неидеальности переключательных диодов, 845162На чертеже приведена структурнаясхема функционального генератора.Генератор содержит первый и второйфазоинвертирующие сумматоры 1 и 2,инвертор 3, первый и второй токоэадающие резисторы 4 и 5 р первый ивторой переключающие диоды б и 7,первый и второй диодные ограничители 8 и 9, потенциометр установкичастоты 10, интегратор 11, релейныйэлемент 12,Сумматоры 1,2 и ограничители8,9 содержат усилители 13, резисторы14 и диоды 15,Генератор работает следующимобразом. 5055б 0б 5 образующих диодный мостовой ключ за счет использования цепи с компенсирующим диодом. Однако этот генератор требует тщательной подборки диодов и согласования условий их работы, что усложняет настройку схемы. Так как всегда существуют различия в условиях работы и характеристиках переключательных диодов диод- ного. мостового ключа и компенсирующего диода, то точность работы генератора и диапазон регулировки его частоты ограничены.Целью изобретения являются повышение точности работы и расширение диапазона регулировки частоты генератора. 15Эта цель достигается тем, что функциональный генератор, содержащий последовательно соединенные интегратор и релейный элемент, выходы которых являются соответствующими вы ходами генератора, первый и второй фазоинвертирующие сумматоры, инвертор, потенциометр установки частоты, подключенный неподвижными контактами к шине нулевого потенциала и к шине положительного напряжения, а подвижным контактом - к первому входу первого фазоинвертирующего сумматора, второй вход которого является входом частотной модуляции генератора, первый;и второй переключающие диоды, соединенные соответственно катодом и анодом с выходом релейного элемента, первый и второй токозадающие резисторы, включенные соответственно между выходом инвертора и анодом первого переключающего диода и входом инвертора и катодом второго переключающего диода, дополнительно содержит первый и второй диодные ограничители, включенные соответствен но между анодом первого переключающего диода и первым входом второго фаэоинвертирующего сумматора и между катодом второго переключающего диода и вторым входом второго фазоинвер тирующего сумматора, выход которого соединен со входом интегратора, Вход инвертора соединен с выходом первого фаэоинвертирующего сумматора. С потенциометра 10 напряжение постоянного тока поступает на вход сумматора 1, с выхода которого напряжение подается на вход инвертора 3. Таким образом, к резисторам 4 и 5 приложены два напряжения противоположной полярности, выравниваемые с помощью изменения коэффициента передачи инвертора 3.Возбуждение автоколебаний происходит следующим образом.При включении напряжения питания на выходе релейного элемента 12 устанавливается один иэ двух уровней напряжения противоположной полярности. Если это напряжение положительно, то оно запирает диод б. Через открытый диод 7 оно запирает диодный однополупериодный ограничитель 9, который пропускает только сигнал отрицательной полярности. Ток с выхода сумматора 1 протекает через резистор 5, открытый диод 7 и малое выходное сопротивление релейного элемента 12 к шине яулевого потенциала. Так как диод б закрыт, то напряжение положительной полярности с выхода инвертора 3 прикладывается через резистор 4 ко входу ограничителя 8, который сигнал такой полярности беспрепятственно пропускает на вход интегратора 11 через сумматор 2. При этом происходит зарядка конденсатора интегратора 11 и как только линейно изменяющееся напряжение на выходе интегратора 11 достигает порога срабатывания релейного элемента 12, последний переключается. При этом отрицательное выходное напряжение релейного элемента 12 запирает диод 7 и через открытый диод б запирает ограничитель 8, который пропускает только сигнал положительной полярности. Ток с выхода инвертора 3 протекает через резистор 4, открытый диод б и малое выходное сопротивление релейного элемента 12 к шине нулевого потенциала. Отрицательное напряжение с выхода сумматора 1 поступает через резистор 5, диодный ограничитель 9 и сумматор 2 на вход интегратора 11, Конденсатор интегратора 11 разряжается, переключается релейный элемент 12, и далее процесс повторяется.Таким образом, на выходе автоколебательной системы формируются пилообразные (на выходе интегратора 11) и прямоугольные (на выходе релейного элемента 12) колебания.Если на второй вход сумматора 1 подать сигнал (при этом должно выполняться условие, при котором суммарный сигнал на входе сумматора 1 не должен быть меньше 0 и не должен приводить к его ограничению), то осуществляется частотная модуляция выходных колебаний. Закон модуляции, частота модуляции и полоса качанияопределяются внешним сигналом, а средняя (модулируемая) частота зависит от уровня напряжения постоянного тока, снимаемого с потенциомет- ра 10.В предлагаемом генераторе вместо диодов в диодном мостовом ключе, неидеальность вольт-амперных характеристик которых ограничивает точность установки частоты, а падение напряжения на диодах исключает прохождение соизмеримых с этим на" пряжением или меньших по величине сигналов, предлагается использовать диодные ограничители 8 и 9 на операционных усилителях.В таких ограничителях диод вводится в контур обратной связи операционного усилителя, что, во-первых, уменьшает пороговое напряжение диода в А раэ (где А коэффициент передачи операционного усилителя (в пределах 10 -10 ), т.евыпрямитель пропускает напряжения, начиная приблиэи 0,5-:1тельно с 1 ,1 В, а это, в свою, очередь, позволяет существенно увеличить диапазон перестройки частоты с помощью потенциометра 10, а также реализовать частотно-модулированные колебания с большими индексами модуляции.Так как изменение выходного напряжения ограничителей 8,9 примерно в А раз меньше вызвавшего его изменения падения напряжения на открытом диоде, то происходит практически полное исправление неидеальности характеристики диодов, что позволяет повысить точность установки частоты.Второй фаэоинвертирующий сумматор 2 обеспечивает положительную обратную связь в замкнутой автоколебательной системе, так как ограничители 8,9 инвертируют сигнал.При использовании диодных ограничителей 8,9 на операционных усилителях точность настройки частоты получается выше и одновременно.расширяется диапазон перестройки частоты, причем не требуется тщательного подбора диодов с близкими характеристиками и создания для них одинаковых условий работы.Формула изобретенияФункциональный генератор, содержащий последовательно соединенныеинтегратор и релейный элемент, выходы которых являются соответствующими выходами генератора, первый,ивторой фазоинвертирующие сумматоры,инвертор, потенциометр установкичастоты, подключенный неподвижнымиконтактами к шине нулевого потенциала и к шине положительного на 15 пряжения, а подвижным контактом -к первому входу первого фаэоинвертирующего сумматора,.второй входкоторого является входом частотноймодуляции генератора, первый и вто 2 О рой переключающие диоды, соединенные соответственно катодом и анодомс выходом релейного элемента, первый и второй токозадающие резисторы,включенные соответственно между вы 2( ходом инвертора и анодом первогопереключающего диода и входом инвертора и катодом второго переключающегодиода, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точностиработы и расширения диапазона регулировки частоты, он содержит первыйи второй диодные ограничители, включенные соответственно между анодомпервого переключающего диода и первым входом второго фазоинвертирующе 35 го сумматора и между катодом второгопереключающего диода и вторым входомвторого фазоинвертирующего сумматора,выход которого соединен со входом интегратора, вход инвертора соединен40 с выходом первОго фаэоинвертирующего:умматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3541349,кл. 307-229, опублик. 1970.2. Авторское свидетельство СССРФ 555409, кл. С 06 С 7/26, 1977,Фанта Корректор Г. Назаров СоставиТехред Редактор Л. Утехи Заказ 4168/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прс ,гная,4 Тираж 745 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушодписноеСССРий4/5 омитет откры кая на