Генератор инфранизких частот

(19) И 3580 М Ф ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН п 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ(71) Институт вулканологии Дальневосточного научного центра АН СССР (72) В,Ф.Воропаев(56) Полупроводниковая электроника в технике связи.: Сб.статей/Под ред. И.Ф.Николаевского, Вып.22, М 1982, с.148, рис.1.Авторское свидетельство СССР В 748867, кл, Н 03 К 13/20, 21.11.77. (54) ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах генерирования и модулирования низкочастотных сигналов. Цель изобретения - повышение линейности формируемого сигнала с одновременным повышением надежности ра 511 4 Н 03 В 19/12 Н 03 К 4/ боты генератора. Цель достигается за счет обеспечения формирования нормального двоичного кода, приводящего к получению большого количества кодовых комбинаций при снижении количества используемой элементной базы. Генератор инфранизких частот содержит генератор 1 прямоугольных имульсов, счетчик 2 импульсов, диоды . -6, выводы 7 набора весовых резисторов 8-11, балластный резистор 12, триггеры 13 и 14, операционный усилитель 15, выходной коммутатор 16, фильтр 17 нижних частот, шину 18 выхода, резисторы 19, 20 и 21, эле-, мент ИЛИ-НЕ 22. Фильтр 17 выполнен на операционном усилителе и служит для сглаживания ступенчатоизменяющегося квазисинусоидального напряже ния и подавления высокочастотных помех коммутации. 1 табл. 2 ил.1358062Изобретение относится к импульсной технике и может быть использована в устройствах генерирования имодулирования низкочастотных сигналовЦель изобретения - повышение линейности формируемого сигнала с од"новременным повышением надежностиего работы за счет обеспечения формирования нормального двоичного кода,приводящего к получению большего количества кодовых комбинаций при снижении количества используемой элементной базы.На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства;на фиг.2 - эпюры, поясняющие егоработу.Генератор инфранизких частот содержит генератор 1. прямоугольных импульсов, выход которого соединен с,входом счетчика 2 импульсов, каждыйиз четырех выходов которого соединен через соответствующие четыредиода 3 - 6 со свободным выводомнабора 7 четырех весовых резисторов8 - 11, точка соединения которыхсоединена с первым выводом балластного резистора 12, первый триггер 13К-вход которого соединен с четвертымвыходом счетчика 2 импульсов, второй триггер 14, операционный усилитель 15, неинвертирующий вход которого соединен с выходом коммутатора16, а выход - с входом фильтра 17низких частот, выход которого соединен с шиной 18 выхода, первый 19,второй 20, третий 21 резисторы,элемент ИЛИ-НЕ 22, причем счетчик 2импульсов выполнен довичным реверсивным, его .вход управления соединенс выходом первого триггера 13,Б-входкоторого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 22, четыре входа которогосоединены соответственно с четырьмявыходами двоичного реверсивного счетчика 2 импульсов, а выход соединен сС-входом зторого триггера 14,П-входкоторого соединен со своим выходом иуправляющим входом коммутатора 16,вход которого соединен с общей точкой соединения набора 7 весовых резиторов и через первый резистор 19 -с инвертирующим входом операционного усилителя 15, соединенным черезвторой резистор 20 с его выходом,неинвертирующий вход операционногоусилителя через третий резистор 21 О, - выходное напряжение счетчика 2,При поступлении второго импульса на вход счетчика 2 последний перехо дит в состояние 0010, т.е. выходное где соединен с общей шиной, второй вЦ"вод балластного резистора 12 соединен с общей шиной, причем сопротив 5ление набора 7 весовых резисторовот младшего разряда к старшему исопротивление балластного резистора12 находятся в соотношении 1:0,5::0,25:0,14:0,11.Устройство работает следующимобразом.Генератор 1 прямоугольных импульсов вырабатывает выходные сигналынепрерывно. Примем за;исходное состояние остальной части схемы следую"щее: счетчик 2 находится в состоянии 0000, сигналы на всех его выходах отсутствуют, триггер 14 в воз, бужденном состоянии (напряжение на2 О его инверсном выходе отсутствует),на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22 сформирован сигнал, триггер 13 находится в возбужденном состоянии, на входе управления направлением счета25 счетчика 2 установлен сигнал "1"прямого счета. На вход управлениякоммутатора 16 сигнал не подан, поэтому на неинвертирующем входе операционного усилителя 15 напряжение , 30 равно нулю, и данный усилитель работает в режиме инвертора, т;е, выход-.ное напряжение усилителя равно ипротивоположно по знаку напряжению нарезисторе 12. Выходное напряжение .З 5 всей схемы равно нулю.При поступлении первого импульсана вход счетчика 2 последний переходит в состояние 0001, т.е. выходноенапряжение появляется только на пер-,1 О вом выходе счетчика 2. При этомнапряжение на балластном резисторе12 определяется соотношением сопротивлений балластного резистора 12 и весового резистора 8, подключенного кл 5 первому выходу счетчика 2 (остальные весовые резисторы набора 7 приданном коде отключены от выходовсчетчика диодами). Данное соотношение выбрано равным 0,11:1, в связиБО с чем напряжение на балластном резисторе 11, составляет:с- П =- в - - 0 0990 (1)По 012(ооо) 1+ 0 1 1 ф о фсформировано только на оде счетчика 2, При этом на балластном резисторе яется соотношением сопро 5 есового резистора 9 и балластного резистора 12 и составляет:напряжение втором вых напряжейие 12 определ тивлений в У0 11Ц = - з- --- = О, 180, (2)20 1+0,5 + 0,11 0,2480 25 Далее счетчик 2 последовательнопереходит в состояния 0100, 0101,0110, .0111, 1000.В таблице приведены соответствующие расчетные соотношения и величины напряжений на балластном резисторе 12. Для сопоставления получен -ного ступенчатого напряжения и синусоидального сигнала здесь же приведены отношения напряжений Б кмаксимальной величине данного напряжения, а также величины синусоидального сигнала (амплитуда равна единице ) для аргументов, взятых с шагом11,25(90/8-11,25 ),Данные таблицы подтверждают, чтополученное ступенчатое напряжениеявляется квазисинусоидальным.Таким образом, благодаря выбранным соотношениям сопротивлений весовых и балластного резисторов, огибающая формируемого на балластномрезисторе напряжения близка к синусоиде.На фиг.2 приведены эпюры напряжений:Б- на выходе генератора 1 прямоугольных импульсов (Фиг.2 а),Б, - на первом выходе реверсивного счетчика 2 первый разряд(фиг.2 б),11 - на втором выходе реверсивного счетчика 2 второй разряд(фиг,2 в),30 40 50 При поступлении третьего импульса на вход счетчика 2 последний переходит в состояние 0011 т.е. выход - ные напряжения присутствуют на первом и втором выходах счетчика 2,15 включены два,соответствующих весовых резистора 8 и 9, напряжение на балластном резисторе П, составляет: Б - на третьем выходе реверсивгного счетчика 2 третий разряд(фиг.2 г),Н - на четвертом выходе реверсивного счетчика 2 четвертый разряд (фиг.2 д),П, - на балластном резисторе 14(фиг.2 е),11 - на выходе элемента ИЛИНЕ 22 (фиг,2 ж),на выходе первого триггера13 (Фиг.2 з),Б - на выходе второго триггера14 (фиг.2 и),. Б - на входах операционногоусилителя 15 (Фиг.2 к),на выходе операционного8усилителя 15 (фиг.2 л),Бо - на выходе устройства в целом (Фиг.2 м).При состоянии 1000 счетчика 2импульсом с выхода четвертого разряда счетчика по К-входу триггер 13переходит в невозбужденное состояние, на входе управления направлением счета счетчика 2 устанавливается сигнал "0" обратного счета.Теперь с каждым последующимвыходным импульсом генератора 1состояние счетчика 2 изменяется от1000 до 0000 (1000,0111, О 10,0101,0100,0011,0010,0001,0000) в обратном порядке, При этом на балластномрезисторе 12 Формируется напряжение,соответствующее заднему Фронту полуволны синусоиды.В течение всего времени счета от0000 до 1000 и обратного счета от1000 до 0000 на выходе операционного усилителя 15 формируется ступенчатое напряжение Б, соответствующееотрицательной полуволне синусоиды(данный усилитель работает в режимеинвертора).При переходе счетчика 2 в состояние 0000 появляется импульс на выходе элемента ИЛИ-НЕ 22, триггер 13вновь переходит в возбужденное состояние, на входе Б/О управления направлением счета счетчика 2 устанавливается сигнал прямого счета, Одновременно передним фронтом выходного сигнала .элемента ИЛИ-НЕ 22триггер 14 переводится в другое состояние, в данном случае - невозбужденное. При этом коммутатор 16 подключает неинвертирующий вход операционного усилителя 15 ак общей точ001 1 а 0,564 556 О,Б 1358062в ке весовых резисторов, благодаря вый триггер, К-вход которого соединен чему данный усилитель переводится в с четвертым выходом счетчика импульрежим повторителя, сов, второй триггер, операционныйВновь при работе счетчика 2 от . усилитель, неинвертирующий вход косостояния 0000 до 1000 и обратно торого соединен с выходом коммутатоБдо 0000 ва балластном резисторе 12, ра, а выход - с выходом фильтра низформируется ступенчатое напряжение ких частот, выход которого соединен соответствующее положительной полу- с выходной шиной, первый, второй и волне синусоиды, на выходе операцион О третий резисторы, о т л и ч а юного усилителя 15 формируется поло- щ и й с я тем, что, с целью повыжительная полуволна синусоиды, шения линейности формируемого сигнаЗатем после перехода счетчика 2 в ла при одновременном повышении насостояние 0000 вновь изменяется сос- дежности его работы, в него введен тояние триггера 14,коммутатор 16 от Б элемент ИЛИ-НЕ, причем счетчик имключает неинвертирующий вход опера- пульсов выполнен двоичным реверсивционного усилителя 15 от балластно- ным, его вход управления соединен с го резистора 12, данный усилитель выходом первого триггера, Б-вход переводится в состояние инвертора. , которого соединен с выходом элемента Схема устройства в целом переходит в 20 ИЛИ-НЕ, с первого по четвертый вхоисходное состояние, и далее весь про-ды которого соединены соответственно цесс повторяется. с первого по четвертый выходами двоФильтр 17 низких частот на опера- ичного реверсивного счетчика.импульционном усилителе служит для сгла- сов, а выход соединен с С-входом втоживания ступенчатоизменяющегося ква Б рого триггера, 0-вход которого соезисинусоидального напряжения и подав- динен со своим выходом и управляюления высокочастотных помех коммута- щим входом коммутатора, вход котороции. го подключен к точке соединения набора весовых резисторов и через перф о р м у л а и з о б р е т е н и я ;О вый резистор - к инвертирующему входу операционного усилителя, соединен-.Генератор инфранизких частот, со- ному через второй резистор с его вы-, держащий генератор прямоугольных им- ходом, при этом неинвертирующий вход пульсов, выход которого соединен с операционного усилителя через тревходом счетчика импульсов, каждый из тий резистор соединен с общей шиной,ЗБчетырех выходов которого через соот- а второй вывод балластного резистора ветствующий диод соединен со сво- соединен с общей шиной, причем сопрободньм выводом соответствующего из тивления весовых резисторов от млад- набора весовых резисторов, точка сое- шего разряда к старшему и сопротивле; динения которых соединена с первым ние балластного резистора находят- выводом балластного резистора, пер- ся в соотношении 1:0,5:0,25:0,14:0,11.+ 0,11 01110,5 0,25 1000 0 1120,11+0,14 0,44 еи Жи Горбач СоставительТехред М,ДИд.Т орректор М.Шарош акт 007/55 Тираж 900ВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб. ПодписноеСР ака роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная