SU788348A1 - Функциональный генератор - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах перемножения времяимпульсного типа.

Известны генераторы прямоугольных импульсов, содержащие времязадающую RS- ₅ цепь, имеют постоянный, зависящий только от параметров схемы, коэффициент заполнения [1].

Недостатком этого генератора является нестабильность коэффициента заполнения.

Известен генератор импульсов, содер- 10 жащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через конденсатор с общим выводом и через резистор обратной связи — с его выходом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делителя напря- ¹⁵ жения, включенного между выходом дифференциального усилителя и общим выводом [2].

Существенными недостатками известно- 20 го генератора являются температурная нестабильность коэффициента заполнения и значительная нелинейность его зависимости от управляющего напряжения, обуслов2 ленная нелинейностью вольтамперных характеристик диодных цепочек.

Цель изобретения — стабилизация коэффициента заполнения и линеаризация его зависимости от управляющего напряжения.

Цель достигается тем. что в устройство, содержащее дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через концентратор с общим выводом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, включенного между выходом дифференциаль ного усилителя и общим выводом, введены полевой транзистор, сток и исток которого соединены с выходом и инвертирующим входом дифференциального усилителя, а также цепь управления, содержащая фазоинверсный каскад, два RS-фильтра, коммутатор, усилитель и резистор, причем два выхода фазоинверсного каскада через RS-фильтры соединены с двумя входами коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, а выход коммутатора через усилитель подключен к затвору полевого транзистора и через резистор — к источнику постоянного напряжения.

На чертеже представлена схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит дифференциальный усилитель 1, неинвертирующий вход которого соединен со средней точкой резистивного делителя 2, 3 напряжения, включенного между выходом дифференциального усилителя и общим выводом, конденсатор 4, подключенный между инвертирующим входом дифференциального усилителя и общим выводом, полевой транзистор 5, стоком подключенный к выходу дифференциального усилителя, а истоком — к его инвертирующему входу, фазоинверсный каскад 6, два выхода которого через RS-фильтры 7, 9 и 8, 10 подключены соответственно к двум входам коммутатора 11, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход коммутатора через резистор 12 подключен к источнику постоянного напряжения и через усилитель 13 — к затвору полевого транзистора.

Предлагаемый генератор работает как мультивибратор, в котором времязадающую цепь образуют разрядный конденсатор 4 и канал полевого транзистора 5. Выходными импульсами генератора управляется коммутатор 11, который через резистор 12 поочередно подключает конденсаторы 9 и 10 к источнику постоянного напряжения. Во время действия положительного импульса Τι (ключ замкнут на конденсаторе 9) конденсатор 9 заряжается от источника положительного напряжения через резистор 12, а за время полного периода Т = Τι + Т₂ он разряжается через резистор 7. В равновесном состоянии заряд конденсатора 9 за период равен его разряду за период, при этом на конденсаторе устанавливается некоторое постоянное напряжение ei. Поэтому справедливо равенство

Со ~ в» *т- £, ~ Up γ '1 - ~r I 1 где U_o -напряжение источника; r₀ - сопротивление резистора 12, г -сопротивление резисторов 7 и 8.

Процесс заряда и разряда конденсатора 10 аналогичен, но управляющее напряжение Пр ; поступающее на вход фильтра 8, 10 от второго выхода фазоинверсного каскада 6, имеет противоположный знак. Поэтому

Uo - е г _ e_r + Up г₀ ^то - г ¹ I где е_г-напряжение на конденсаторе 10.

В рабочем режиме значения напряжений e_t и е_г автоматически устанавливаются равными, так как появление разности напряжений на конденсаторах 9 и 10 обуславливает появление на входе усилителя 13 последовательности прямоугольных импульсов с амплитудами е<—е_г, которые действуют как сигнал рассогласования, т. е. эти импульсы посредством усилителя 13 управляют сопротивлением канала полевого транзистора 5, изменяя временные параметры гене рируемых импульсов и тем самым режимы перезарядки конденсаторов 9 и 10 до тех пор, пока не достигнется равенство θι =е₂.

С учетом этого факта из первых двух уравнений, после их сложения, следует а после вычитания этих уравнений и с учетом последнего выражения нетрудно получить ₌ Гетеро-ι Т L ГЦ,

Проведенный анализ показывает, что коэффициент заполнения зависит от управляющего напряжения U_p по строго пропорциональному закону. Кроме этого, в предлагаемой конструкции обеспечивается высокая стабильность коэффициента заполнения, так как влияние температурных и других дестабилизирующих факторов устраняется благодаря действию отрицательной обратной связи по коэффициенту заполнения.

Частота колебаний генератора может управляться путем изменения напряжения источника питания Uo· Поэтому устройство может быть использовано и как преобразователь напряжение-частота, что расширяет его функциональные возможности.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах перемножени  врем импульсного типа. Известны генераторы пр моугольных импульсов , содержащие врем задающую RSцепь , имеют посто нный, завис щий только от параметров схемы, коэффициент заполнени  1. Недостатком этого генератора  вл етс  нестабильность коэффициента заполнени . Известен генератор импульсов, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через конденсатор с общим выводом и через резистор обратной св зи - с его выходом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делител  напр жени , включенного между выходом дифференциального усилител  и общим выводом 2. Существенными недостатками известного генератора  вл ютс  температурна  нестабильность коэффициента заполнени  и значительна  нелинейность его зависимости от управл ющего напр жени , обусловленна  нелинейностью вольтамперных характеристик диодных цепочек. Цель изобретени  - стабилизаци  коэффициента заполнени  и линеаризаци  его зависи.мости от управл ющего напр жени . Цель достигаетс  тем. что в устройство, содержащее дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через концентратор с общим выводом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делител  напр жени , включенного между выходом дифференциаль ного усилител  и общим выводом, введены полевой транзистор, сток и исток которого соединены с выходом и инвертирующим входом дифференциального усилител , а также цепь управлени , содержаща  фазоинверсный каскад, два RS-фильтра, коммутатор, усилитель и резистор, причем два выхода фазоинверсного каскада через RS-фильтры соединены с двум  входами ком.мутатора, управл ющий вход которого подключен к выходу дифференциального усилител , а выход коммутатора через усилитель подключен к затвору полевого транзистора и через резистор - к источнику посто нного напр жени . На чертеже представлена схема предлагаемого генератора. Генератор содержит дифференциальный усилитель 1, неинвертирующий вход которого соединен со средней точкой резистивного делител  2, 3 напр жени , включенного между выходом дифференциального усилител  и общим выводом, конденсатор 4, подключенный между инвертирующим входом дифференциального усилител  и общим выводом, полевой транзистор 5, стоком подключенный к выходу дифференциального усилител , а истоком - к его инвертирующему входу, фазоинверсный каскад 6, два выхода которого через RS-фильтры 7, 9 и 8, 10 подключены соответственно к двум входам коммутатора 11, управл ющий вход которого соединен с выходом дифференциального усилител , а выход коммутатора через резистор 12 подключен к источнику ПОСТОЯННОГО напр жени  и через усилитель 13 - к затвору полевого транзистора. Предлагаемый генератор работает как мультивибратор, в котором врем задающую цепь образуют разр дный конденсатор 4 и канал полевого транзистора 5. Выходными импульсами генератора управл етс  коммутатор 11, который через резистор 12 поочередно подключает конденсаторы 9 и 10 к источнику посто нного напр жени . Во врем  действи  положительного импульса Т| (ключ замкнут на конденсаторе 9) конденсатор 9 зар жаетс  от источника положительного напр жени  через резистор 12, а за врем  полного периода Т Ti + Тг он разр жаетс  через резистор 7. В равновесном состо нии зар д конденсатора 9 за период равен его разр ду за период, при этом на конденсаторе устанавливаетс  некоторое посто нное напр жение ei. Поэтому справедливо равенство Uo -ei т- - т Т, где о -напр жение источника; Гр -сопроти .ление резистора 12, г сопроти ление резисторов 7 и 8. Процесс зар да и разр да конденсатора 10 аналогичен, но управл ющее напр жение Up ; поступающее на вход фильтра 8, 10 от второго выхода фазоинверсного каскада 6, имеет противоположный знак. Поэтому Уо-Ёг Si + Up „. То р I где е -напр жение на конденсаторе 10. В рабочем режиме значени  напр жений Ci и вг автоматически устанавливаютс  равными, так как по вление разности напр жений на конденсаторах 9 и 10 обуславливает по вление на входе усилител  13 последовательности пр моугольных импульсов с амплитудами EI-Сг, которые действуют как сигнал рассогласовани , т. е. эти импульсы посредством усилител  13 управл ют сопротивлением канала полевого транзистора 5, измен   временные параметры генерируемых импульсов и тем самым режимы перезар дки конденсаторов 9 и 10 до тех пор, пока не достигнетс  равенство ei г С учетом этого факта из первых двух уравнений, после их сложени , следует ei а после вычитани  этих уравнений и с учетом последнего выражени  нетрудно получить Т.-Т, rj:.|j:o-,, L РШ Проведенный анализ показывает, что коэффициент заполнени  зависит от управл ющего напр жени  Up по строго пропорциональному закону. Кроме этого, в предлагаемой конструкции обеспечиваетс  высока  стабильность коэффициента заполнени , так как вли ние температурных и других дестабилизирующих факторов устран етс  благодар  действию отрицательной обратной св зи по коэффициенту заполнени . Частота колебаний генератора может управл тьс  путем изменени  напр жени  источника питани  Uo. Поэтому устройство может быть использовано и как преобразователь напр жение-частота, что расщир ет его функциональные возможности. Формула изобретени  Функциональный генератор, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через конденсатор соединен с общим выводом, а неинвертирующий вход соединен со средней точкой резистивного делител  напр жени , включенного между выходом дифференциального усилител  и общим выводом, отличающийс  тем, что, с целью стабилизации коэффициента заполнени  и линеаризации его зависимости от управл ющего напр жени , введены полевой транзистор, фазоинверсный каскад, два RS-фильтра, электронный коммутатор, резистор и усилитель, причем два выхода фазоинверсного каскада через RS-фильтры подключены к двум входам коммутатора, управл ющий вход которого соединен с выходом дифференциального усилител , а выход коммутатора через резистор соединен с источником посто нного напр жени  и через усилитель - с затвором полевого транзистора , сток и исток которого подключены к выходу и инвертирующему входу дифференциального усилител  соответственно. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители. «Мир, 1978, с. 222.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 429506, кл. Н 03 К 1/18, 11.10.72.