Генератор треугольного напряжения

 

Изобретение относится к импульсЩт ной технике и может быть использовано, например, при построении задающих перестраиваемых генераторов Цель изобретения - повышение симметрии выходного напряжения. Цель реализуется путем построения устройства на основе интегратора 1, выполненного на базе усилителя J9, компаратора 3, детекторов 11, 12 среднего значения, дифференциального каскада 13, первого и второго генераторов 5 и 6 тока, к которым подключены источник 7 сигнала установки частоты и источник 8 модулирутцего напряжения,, 3 з.п„ cp-jn i, 2 ил. ел

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) Н 03 К 4/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ Ò СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4467155/21 (22) 29.07.88 (46) 07„01.91. Бюл. N? 1 (71) Лешгнградский механический институт им. Иаршала Советского

Союза Устинова Д.О. (72) С.И.Ершов (53) 621.374(088.8) (56) 1ЕEE Transaction on instrumentation and measurement. 1975, ", ;- 3, р.259, fig 11. (54) ГЕНЕРЛТОР ТРЕУГОЛЬНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульс„.зи„„ддщщ А1

2 ной технике и может быть использовано, например, при построешш задающих перестраиваемых генераторов. Цель изобретения — повышение симметрии выходного напряжештя. Цель реализуется путем построения устройства на основе интегратора 1, выполненного на базе усилителя 39, компаратора 3, детекторов 11, 12 среднего значения, дифференциального каскада 13, первого и второго генераторов 5 и 6 тс>ка, к

KoTopfU подключс.ны источник 7 сигнала у< тнновки частоты и источник 8 модулирующего напряжения„ 3 з.п„ - в, . ил °

1619382

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, при построении задающих перестраиваемых генераторов.

Целью изобретения является повышение симметрии выходного напряжения.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 — эпюры, поясняющие его работу.

Генератор треугольного напряжения содержит интегратор 1, выход которого соединен с выходной шиной 2 устройства и управляюцим входом компаратора 3, первый выход которого соединен с управляющим входом переключателя 4 тока, выход которого подключен к входу интегратора 1, первый 5 и второй 6 генераторы тока, источник 7 сигнала установки частоты и источник 8 модулирующего напряжения, первый 9 и второй 10 резисторы, первый 11 и второй 12 детекторы среднего значения и дифференциальньп» каскад 13, первый и второй управляющие входы которого соединены, соответственно, с выходом первого 11 и второго

12 детекторов среднего значения, третий управляющий вход дифференциального каскада 13 подключен к первому выходу первого генератора 5 тока, пер вый выход дифференциального каскада .

13 соединен с первым управляющим входом второго генератора 6 тока, второй выход .- с вторым управляюцим входом второго генератора 6 тока, первы»» выход которого соединен с первым сигнальным входом переключателя

4 тока, второй сигнальный вход которого соединен с вторым выходом перaoro генератора 5 тока, управляющий вход которого соединен с вторым выходом второго генератора 6 тока, сигнальный вход которого подключен к выходу источника 7 сигнала установки частоты, а третий управляюций вход подключен к выходу источника 8 модулируюцего напряжения, опорньп» вход компаратора соединен через первый резистор 9 с общей шиной устройства, а через второй резистор 10 — с первым выходом компаратора 3 и входом первого детектора 11 среднего значения, второй выход компаратора соединен с входом второго детектора 12 среднего значения.

Дервьп» генератор 5 тока содержит с первого по третий транзисторы

14-16 п-р-п-типа,: с третьего

50 по пятый резисторы 17-19, первый» источник 20 питания, причем коллек« тор первого транзистора 14 соединен с его базой, базами второго и третьего транзисторов 15 и 16 и управляющим входом первого генератора 5 тока, эмиттеры первого-третьего транзисторов 14-16 соединены соответственно через третий-пять»»» резисторы

17-19 с первым источником 20 питания, коллектор второго транзистора

15 подключен к второму выходу, а коллектор третьего транзистора 16— к первому выходу первого генератора 5 тока.

Второй генератор тока содержит с первого по четвертый транзисторы

21-24 р-п-р-типа,: с шестого по десять»»».резисторы 25-29, конденсатор

30, второй источник 31 питания, причем база первого транзистора 21 р-и-р-типа соединена с базой второго транзистора 22, базой третьего транзистора 23 р-п-р-типа, эмиттером четвертого транзистора 24 и через шестой резистор 25 с вторым источником 31 питания, который через седьмой резистор

26 соединен с эмиттером первого транзистора 21, через восьмой резистор

27 — с эмиттером второго транзистора

22 р-и-р-типа и через девятый резистор 28 с эмиттером третьего транзистора 23 р-п-р-типа, эмиттер первого транзистора 21 р-и-р-типа соединен через конденсатор,30 и резистор 29 с третьим управляющим входом второго генератора тока, эмиттеры второго и третьего транзисторов 22 и 23 сведи»»ены соответственно с первым и вторым управллюц»»»я» входами второго генератора тока, коллектор первого транзистора 21 соединен с сигнальным входом второго генератора 6 тока и базой четвертого транзистора 24 р-п-р-типа, коллектор которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора 22 соединен с вторь»»» выходом, а коллектор третьего транзистора 23 — с первым выходом второго генератора 6 тока.

Перекл»очатель 4 тока содерж»т четыре диода 32-35, соединенных по схеме диодного моста, причем аноды первого 32 и второго 33 диодов подключе» ны к первому с»»г»»альному входу переключателя 4 тока, катод первого диода 32 соединен с анодом третьего диода 34 и управляю»»»п» входом переклю161>382 члтеля 4 тока, катод второго диод(1

33 соединен с анодом четвертого 1(ио>(л

35 и вь(ходом переклю<1лтеля 4 токл.

Дифференциальный(каскад 13 постро5 ен на транзисторах 36 и 37, интегратор 1 — на конденсаторе 38 и усилитетеле 39...

Устройство работает сле>(ую((им образом. 10

Принцип действия геиеряторя треугольного напряжения поясняется временнь(>а» диаграм>(ями иа фиг.2, где представлены изменения тока ня сигнальном входе второго i eII(p(ETopa 6 тока (фиг.2-а), токя через коидеисатор 38 интегратора 1 (ф((г.2б),.няпря>(ения на выходной ((п(пе 2 (,)иг.2в), опорном входе комиарлторл 3 (ф(п .2г), и соответственно ня первом lt втором 20 выходах компараторя 3 (Attr.2д,е), я также токов соответственно через первь(>(и второй выходы дифференциального каскада 13 (фпг.2>к,з).

В диаграммах ток исто пи(ил 7 с>п — 25 нала установки частоты и ток зарядя конденсатора 38 ш(те грлторл 1 ир(шяты поло>кительпьпп(, л ток рл-.)ряда конденсатора интегратора 1 — отр(п(ятельиь>м.

Различие в ypoB!Isi>c токов дпагрлмм фнг. 2а, б учитывает протекли(с через первый и второй упрлвп>(юц>(е входы второго генератора 6 то>;л выходlil Ix токов дпф()ереицпллы(ого кясклдл 13.

При положительном илпряжешьч на первом выходе комплрлтора 3 первый

32 и четвертый 35 диоды переключателя 4 тока закрыты, а лторой 33 и 40

TpeTItit 34 диоды открыты. Поэтому ток с первого выхода второго геперлтора

6 тока протекает через первь(>1 сигналь>(((i(вход переключатепя 4 тока на его выход и заряжает конднсатор 38 интеграто- 45 ра-1. При этом ток второго выходя первого генератора 5 тока протекает через второй сигнальный вход переключателя 4 тока, третий диод 34 переключателя

4 тока, его унравляюц>в(вход и первь(й выход компаратора 3. Напряжение на выходе интегратора 1 нарастает до тех пор, пока не превысит напряжения иа опорном входе компаратора

3. При превьппении изменяется состояние компаратора 3 и на первом выходе компаратора появляется отр(щательное напряженке, а на втором выходе— полоюттельиое напряжение.

Состояние диодов переключателя тока изме><яется ил IipoTIIIIo(tnJ(o>a!toe: второй 33 и третий 34 диоды закрываются, л нериый 32 и чет>)ерть»(35 диоды откр(.11)л)()т(я. В этом состоянии через иых(д перси>п>члтеля 4 тока протеклет ток второ(о выхода первого геиераторл 5 тока If проис>:одит разряд конденсатора 38 интегратора 1.

Ток первого иых<>дл второго генератора 6 токл (tp() T<>I(B« r через открытьпt

IEepBE(i 32 !(It()J(и«реклю (лтеля 4 тока в цепь itepn<)t ииходл компарлтора 3.

11рп разряде ко«денс»тора Btiã oäïîå напряжение IIIIT(гр»торя 1 убывает по линейному злкоиу >(о тех пор, пока ие стянет мены((« Отрицательного на(>ps(:l((>IIIIII Оttnpit(» O Входа компл )атО рл 3. 11ри оп< TII)((ииш уклзлиного соO T! I O1 I (l t l l Sl i t Ë I I p I1, I((l l l l l (1 (з МС и я е т С Я C O стояние (.о>п(лрлт()рл 3 н переключателя 4 токл и повторяется заряд кондеисл rорл низ<.1 р» 1 орл 1. .1(ри рлвс)«т>и:<лрядиого и рлзрядного T<)ico» кои (<»(.»тор» 38 интегра-тора 1, чт<) <)бес иеч«1>лется при соглаcoD;ill!I()oTl(тр;>и(и«тороп D первом 5 и втором 6 и< пер»торах тока, генерлтор треуго>(1 ио> о илиря><е выpлб lтьlи;1« 1 Il 1 lip!I)Ê()ill((! С pñ×B>IÜÏ (tt СКО ростями илрлстлиия и убыл)линя. В эт<)м (>Jt j (лс и<п(ряжеш(я 1(<1 первом и втором ll,(хо>(л.i комплрлторл 3 предста(>ля(<)т ьн.я((др (>(илгрлмм(1 фиг.2д. е до >(о>l(.птл ир t!(.Ill((< ) . В(.с(О>(п(,(е ил яр>1>(е I I l lit 1!o p) t() 1 О 11 вторОгО дете кто" роВ срс It(et о: и(1 «. иия оклзывлютсн в этом случлс рлип(ми и ток с перво гo и(.1>;од» и(1»«)го 5 генератора тока, поступ»>оций ил третий управ>(яюи(ий вход дll(,)(1>ерсппияи!>ного каскада 13 р распределяется поровну между IlepBbm и вторым ньг одами S(it<, )фереицилльного каскад» 13„

I1plt иостояипой емкости конденсатора интегратора 1 частота треугольного напряжения пропорциональна току заряда (рлзря>(л), который EIpor(op((Ho пален току источника 7 сигнала установки частоты. При изменении тока источил(та 7 в пироких пределах (от десятков мкЛ до десятков мА) несогласованность параметров транзисторов, возникаюцая ввиду изменения режимов работы транзисторов первого 5 и второго 6 генераторов тока, нарушает равенство токов заряда и разряда конденсатора интегратора 1 и, как.

1619382 следствие, с»»миетр»»ю выходного треугольного напряжения ввиду различия скоростей нараста»»»»я и убывания.

Для пояснения совместной работы первого и второго детекторов среднего значения, дифференциального каскада с другими блоками устройства принимаем, что в момент времени t< (фиг.2) ток источника 7 сигнала установки частоты изменяется в два раза. При идеальной работе первого и второго генераторов 5 и 6 токов частота генератора треугольного напряжения увеличивается в два Раза (пунктирные линии диаграмм на фиг.2б,в).

Предположив, что ток разряда в интервале (tZ — >) превысил ток заряда, получаем нарушение симметрии выходного напряжения (сплошная линия диаграммы фиг.2в). Несимметрия выход»»ого напряжения вызывает отклонение от меандра выходных напряжений компаратора 3 и, следовательно, нарушается равенство вь»ходньп» напряже- 25 ний детекторов 11 и .12 среднего значения. Прп этом нарушается равномерное распределение тока первого выхода первого генератора 5 тока в дифференциальном каскаде 13: ток через пер- 3р вьп» выход увеличивается (сплошная линия фиг .2ж), а через второй выход уменьшается (сплошная линия диаграммы на фиг.2з), что уменьшает различие токов заряда и разряда конденсат35 тора 1 (фиг. 2б) и улучшает симметрию напряжения на выходе (сплошная линия диаграммы на фиг.2в) .

Аналогично симметрирование выходНОГО напряжения прОтекает при час 4() тотно»» модуляции, когда на третьем управляюцем входе второго генератора 6 тока действует модулируюг»ее напряжение .источника 8.

Следует отметить, что при повышении частоты генератора, вызванном увеличением сигнала источника 7 сигнала установки частоты, уменьшаются выходные нап»>яжения первого и второго детекторов среднего значения (уменьшаются заштрихованные площади диаграмм на фиг.2д,ж), что снижает разбаланс дифференциального каскада

13 и уменьшает различие между токами его первого и второго выходов.

Компенсация этого явления достигается увеличением тока третьего управляюцего входа диффере»»ц»»ального каскада 13 при повышении частоты I.e»»ератора.

Формула изобретения

1. Генератор треугольного напря>кения, содержащий интегратор, выход которого соед»п»ен с выходной шиной устройства и управляющим входом компаратора, первьп» выход которого соединен с у1»равляюц»»м входом переключателя тока, выход которого подключен к входу интегратора, первый и второй генераторы тока, источник сигнала установки частоты и источник модулируюцего напряжения, первый и второй резисторы, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения симметрии выходного напряжения, в него введены первьп» и второй детекторы среднего значения и дифференциальньп» каскад, первьп» и второй управляющие входы которого со@чинены соответственно с выходами первого и второго детекторов среднего значения, третий управляюг»»»»» вход диф- . ференциального каскада подкл»очен к первому .выходу первого генератора тока, первый выход дифференциального каскада соединен с первым управляющим входом второго генератора тока, второй выход — с вторым управляюцим входом второго генератора тока, первый выход которого соединен с первым сигнальным входом переключателя тока, второй сигнальньп» вход которого соединен с вторым выходом первого генератора тока, управляющий вход которого саед»»нен с вторым выходом второго генератора тока, сигнальный вход которого подключен к выходу источника сигнала установки частоты, а третий управляющий вход подключен к выходу источника»»одул»»ру»>щего»»апряжения, причем опорньп» вход компаратора через первьп» резистор соединен с обцей шиной устройства, .через второй резистор — с первым выходом компаратора и входом первого детектора среднего значения, второй выход компаратора соединен с входом второго детектора среднего значения.

2. Генератор по п.1, о т л и— ч а ю ц и и с я тем, что первый генератор тока содержит первый, второй и третий транзисторы и-p-II-типа, третий, четвертый и пятый резис1619382 торы, причем коллектор первого транзистора и р-и-типа соединен с его базой, с базой второго и базой третьего транзисторов и-р-и-типа и упранля1ощим входом первого генератора тока, эмиттеры первого, второго и третьего транзисторов п-р-г.-типа соединены соответственно через третий, четвертый и пятый! резисторы с шиной первого источника питания, коллектор второго транзистора подключен к второму выходу, а коллектор третьего транзистора — к первому выходу первого генератора тока„

3. Генератор по п.1, о т л и— ч а ю ц и и с я тем, что второй генератор тока содержит первый, второй и третий и четвертьп1 транзисторы р-п-р-типа, шестой, седьмой, восьмой, девятьп! и десятьнl резисторы и конденсатор, причем база первого транзистора р-п-р-типа соединена с базой второго транзистора р-п-р-типа, базой третьего транзистора р-п-р — типа,эинттером четвертого транзистора р-и-р-типа и через шестой резистор с шиной второго источника питания, которая через сельмой резистор соединена с эмиттсром первого транзистора р-п-р-типа, через восьмой резистор с эмиттсром второго транзистора р-и-р-типа и через девятый резистор -с эмиттером третьего транзистора р-п-р--.ипа, причем эмиттср первого транзистора соединен черезпоследовательно соединенные конденсатор и десятый резистор с третьим управляющим входом второго генера-,. тора тока, эмнттер второго bl змиттер третьего транзисторов р-п-р-типа соединены соответствендо с первым и вторым управляющими входами второго генератора тока, коллектор перного транзистора р-и-р-типа соединен с сигнальным входом второго генератора тока и базой четвертого транзистора р-и-ртипа, коллектор которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора р-и-р-типа соединен с вторым выходом, а коллектор третьего транзистора р-n-p-типа — с первым вихоatoll l3 I opoI o генератора тока.

4. Генератор по п.1, о т л и— ч а к шийся тем,что,переключатель тока содержит четь1ре диода, соединенных но схеме диодного моста, причем аноды первого и второго диодов

25 подк 3!3!3 1с1н,! к пср13ому сигнальнОму

13хОду !Icрекхп(>ч11тсля тОка катОды трет!,его и !етнертого диодов подключены к второму сигнальному входу переключателя тока, катод первого д!1Од!! сосдинсн с анодом третьего диода и у!!ра11 1я!оцим входом переключателя тока, катод второго диода сосдинеп с анодом четвертого диода и выходом псрсключателя тока.

1619382

Составитель А.Горбачев

Техред М.Дидык Корректор СЛевкун

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 54 Тираж Подписное вНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101