Четырехфазный генератор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах,в частности, для генерации частотномодулированных колебаний. Целью изобретения является расширение области генерируемых частот и формирование фазового сдвига между выходными колебаниями , равного ir/2. Для достижения этой цели в генераторе усилители выполнены в виде двух дифференци- .альных усилителей на транзисторах 1 и 2 и 3 и 4 соответственно. Между эмиттерами транзисторов 1 и 2 включен первый генератора 5 тока, а между транзисторами 3 и 4 - второй генератор 6 тока. Четьфехфазный. генератор также содержит резисторы 7 10 . Принцип действия генератора основан на использовании инерционности неосновных носителей, что приводит к задержке сигнала в цепи коллектора транзистора по отношению к входному сигналу на величину, зависящую от параметров транзистора и режимов его работы. Генератор обеспечивает также большой коэффициент перестройки по частоте, что дает возможность снизить коэффициент нелинейных искажений при использовании его в качестве составной части в синхронном детекторе . 1 ил. а (Л с -J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 Н 03 К 3/281

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР(;КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

R0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3770160/24-21 (22) 24.07.84 (46) 28.02.87, Бюл. У 8 (72) В.О,Колмаков (53) 621. 374. ЗЗ(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 441660, кл.Н 03 К 13/20, 17.05,71. (54) ЧЕТЫРЕХФАЗНЫИ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах,в частности, для генерации частотномодулированных колебаний. Целью изобретения является расширение области генерируемых частот и формирование фазового сдвига между выходными колебаниями, равного Ф/2. Для достижения этой цели в генераторе усилители выполнены в виде двух дифференци.альных усилителей на транзисторах

„„SU„„1293830 А 1

1 и 2 и 3 и 4 соответственно. Между эмиттерами транзисторов 1 и 2 включен первый генератора 5 тока, а между транзисторами 3 и 4 — второй генератор 6 тока. Четырехфазный. генератор также содержит резисторы 7 "

10. Принцип действия генератора основан на использовании инерционности неосновных носителей, что приводит к задержке сигнала в цепи коллектора транзистора по отношению к входному сигналу на величину, зависящую от параметров транзистора и режимов его работы. Генератор обеспечивает также большой коэффициент перестройки по частоте, что дает возможность сни" зить коэффициент нелинейных искажений при использовании его в качестве составной части в синхронном детекторе. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной тех ни ке и може т быт ь и спол ь э о вано в радиотехнических установках, в частности для генерации частотномодулированных колебаний, 5

Целью изобретения является расширение области генерируемых частот и формирование фазового сдвига между.

fl выходными колебаниями, р авно ro

На чертеже представлена принци" пиальная схема четырехфаэного генератора.

Четырехфаэный генератор содержит два дифференциальных усилителя, первый иэ которых выполнен на транзисторах 1 и 2, а второй — на транзисторах 3 и 4, причем между эмиттерами транзисторов 1 и 2 первого дифференциапьйого усилителя и шиной нулевого 20 потенциала включен первый генератор

5 тока, между эмиттерами транзисторов 3 и 4 и шиной нулевого потенциала — второй генератор 6 тока, коллекторы транзисторов подключены через резисторы 7,8,9 и 10 к шине питания (U ), а коллектор первого транзистора первого дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора 3 второго дифференци- 30 апьного усилителя, коллектор второго транзистора 2 первого дифференци" ального усилителя соединен с базой второго транзистора 4 дифференциального усилителя, коллектор первого транзистора 3 второго дифференциаль35 ного усилителя соединен с базой второго транзистора 2 первого дифференциального . усилителя> коллектор второго транзистора 4 второго дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора 1 первого дифференциального усилителя, при этом эмиттеры транзисторов 1 и 2 первого дифференциального .усилителя подключе45 ны к выходу первого управляемого генератора тока, эмиттеры транзисторов

3 и 4 второго дифференциального усилителя подключены к выходу второго управляемого генератора 6 тока.

Принцип действия генератора основан на использовании инерционности неосновных носителей, движущихся в переходе эмиттер — база, что приводит к задержке сигнала в цепи коллектора транзистора по отношению к входному сигналу на величину, зависящую в общем случае от параметров транзистора и режимов его работы.

1 293830 2

Устройство работает следующим образом, При изменении управляющего напряжения на входах управляемых генераторов тока их входной ток изменяется, и частота колебаний генератора также изменяется, причем частота определяется фазовыми набегами в транзисторах 1 — 4, являющимися в данном случае управляемыми фазовращателями, Величина задержки в транзисторе (q) обратно пропорциональна величине коллекторного тока, поэтому, изменяя по закону модуляции токи, текущие через транзисторы 1 — 4 дифференциальных усилителей, изменением управляющего напряжения на входах управ ляемых генераторов 5 и 6 тока, можно эффективно управлять частотой генерации по заданному закону, Противофазные сигналы с колллекторов транзисторов 1 и 2 первого дифференциального усилителя поступают на базы транзисторов 3 и 4, а противофазные сигйалы с коллекторов транзисторов 4 и 3 поступают на базы транзисторов 1 и 2, замыкая тем самым кольцо обратной связи в генератор.

Коллекторные токи транзисторов 1

4 одинаковы и, следовательно, время прохождения сигнала через транзисторы также одинаково, т,е,, () = () = () = () = Z.., где I - .коллекторный ток.

Предлагаемый генератор представляет собой совокупность двух замкнутых петель, сигналы в которых находятся в противофазе.

Увеличение максимального значения рабочей частоты генератора обеспечивается эа счет того, что в суммарном фазовом набеге, который должен быть равен 7 = 2 К, где К = 0,1,2,3...., в активных элементах сигнал инвертируется на 180, а недостающий для выполнения условия баланса фаз сдвиг о на 180 получается за счет задержки в активных элементах схемы.

Введение в схему генератора второй петли позволяет максимализовать коэффициент усиления по мощности при минимальной задержке, имея при этом только одну инверсию сигнала, на о

180 в каждой петле.

Прослеживая путь, проходимый сигналом по любой из петель (например, по петле, образованной из транзистор а 1, перехода баз а — змиттер тр ан! 293830

20

40

Таким образом, генерация в предла-. гаемом генераторе должна происходить на частоте, где сдвиг фазы тока коллектора относительно фазы тока базы 45 в каждом иэ транзисторов 1 — 4 равен я

ЬЯ=

55 зистора 3, перехода эмиттер — коллектор транзистора 4) видно, что в процессе прохождения по петле сигнал усиливается так, как он усиливался

Ф бы двумя транзисторами, включенными по схеме с общим эмиттером, а инвертируется только один раэ.

Поскольку сигналы, пришедшие на базы транзисторов 1 и 2 равны по модулю и находятся в противофазе, то отрицательная обратная связь по току в транзисторе 1 отсутствует, и для сигнала, поданного на базу транзистора 1, этот транзистор включен по схеме с общим эмиттером. На базы транзисторов 3 и 4 также поступают равные по амплитуде противофазные сигналы, откуда следует, что сигналы на коллекторах транзисторов 3 и

4 равны по модулю и отличаются по о фазе на 180, при этом коэффициент усиления транзисторов 3 и 4 соответствует коэффициенту усиления для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

Следовательно, сигнал, поданный, например, на базу транзистора 3 и снятый с коллектора транзистора 4, усиливается на этом пути так, как он усиливался бы одним транзисто-. ром, включенным по схеме с общим эмиттером. Однако инверсия сигнала при этом не происходит, Это относится и к транзисторам 1 и 2. Тогда условием баланса фаз в предлагаемом генераторе является выражение

2 я ь (I)+ 7 =2 i(, I

И= — ——

?L (I) где Ю вЂ” частота генерации.

Пусть на базу транзистора 1 приходит сигнал с фазой, равной О, а на базу транзистора 2 " с фазой, раво ной 180 . Тогда на коллекторе транзистора 1 фаза сигнала равна

Чк, =О +180 +90 =270 где 180 добавляют за счет инверсии сигнала в транзисторе 1, а 90 — за о счет инерционности неосновных носителей в базе транзистора.

Аналогично, на коллекторе транзистора 2 фаза сигнала равна

=-180 + 180 + 90 = 450

Разница фаз выходных сигналов пер5 вого и второго транзисторов составляет

I, = 450 — 270 = 180

Эти сигналы поступают на базы транзисторов 3 и 4, в которых также происходит инверсия; каждого сигнала на 180 и задержка на 90 о

Iк, =I„, + 180 +90 =270 + 180 +

+ 90 = 540

I = I „+ 180 + 90 =450 + 180 +

5 90 = 720

Разница фаз выходных сигналов третьего и четвертого транзисторов также, как и для первого и второго о транзисторов, составляет 180 фаза Т кратна 21: — 720 = 4к+ О следовательно, фазу I <4 можно рассматривать как фазу, равную 04, это означает, что баланс фаз по первой петле выполняется, Фаза Т„может быть представлена следующим образом;

I =540 = 2Я + 180 следовательно, фазу; I„> можно рас30 сматривать на фазу, равную 180, это

О означает, что баланс фаз по второй петле также выполняется.

Из сравнения видно, что выигрыш (В) в увеличении максимальной частоты генерации, получаемой благодаря использованию предлагаемого генератора, со ст авля е т

И

В=- — — = 1,5 у 1 t где ыз — частота генерации при использовании трех усилителей.

Таким образом, использование пред лагаемого генератора позволяет в

1,5 раза увеличить максимальную частоту генерации по сравнению с частотой, получаемой при использовании обычного кольцевого многофазного генератора, содержащего три инвертирующих усилителя.

Использование двухпетлевой на основе дифференциальных усилителей схемы генератора, управляемого по частоте с помощью изменения коллек, торных токов транзисторов в дифференциапьных усилителях, выгодно отличает предлагаемый генератор от известных устройств. Появляется возможность получать генерацию на частотах, сравнимых с предельными для

1293830

Составитель Н. Маркин

Техред Л. Сердюкова

Корректор,Г, Решетник

Редактор Л.Повхан

Заказ 395/58 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

5 данного типа транзисторов, что расширяет воэможности, разработчиков

РЭА, так как отпадает необходимость в использовании специальной технологии изготовления ИС, это в свою очередь повышает технологичность,изготовления всего изделия РЭА.

Кроме того, предлагаемая схема генератора позволяет получить большой коэффициент перестройки по час- 10 тоте, что дает воэможность снизить коэффициент нелинейных искажений прн использовании данной схемы в качестве составной части в синхронно-фазовом детекторе. 15

Сигналы на базах транзисторов 1, 4, 2, 3 имеют фазы О, 2 ii, 4 lt соответственно, Поскольку сдвиг фазы тока коллектора относительно фазы тока базы в любом транзисторе 1, 2, 3, 4 составИ ляет — —, то при использовании предлагаемого генератора в качестве ис2 точника опорного колебания для двух квадратурных каналов применение фа1! зовращателя на — — ие требуется, 2

Формула изобретения

Четырехфазный генератор, содержащий идентичные усилители, включенные последовательно, о т л и ч а ю" шийся тем, что, с целью расши" рения области генерируемых частот и формирования фазового сдвига между выходными колебаниями, равного

Н усилители выполнены в виде двух одноканальных дифференциальных усилителей, причем коллектор первого транзистора дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора второго дифференциального усилителя, коллектор второго транзистора перво"

ro дифференциального усилителя соединен с базой второго транзистора второго дифференциального усилителя, коллектор первого транзистора второго дифференциального усилителя сое-. динен с базой второго транзистора первого дифференциального усилителя, коллектор второго транзистора второго дифференциального усилителя соединен с базой первого транзистора первого дифференциапьного усилителя, при этом эмиттеры транзисторов первого дифференциального усилителя подключены к выходу первого управляемого генератора тока, эмиттеры транзисторов второго дифференциального усилителя подключены к выходу второго управляемого генератора тока.