Генератор синусоидальных колебаний

 

Союз Советскии

Социалистическик

Республик

О Il И С A Н И Е () 744904

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополкительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 21.04.78 (21)2607969/1Ь-09 (5l )М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 03В 302

Н 03 В 5/26

Веудерстееииый комитет (23 ) Приоритет

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень №24 ю делан изоеретеиий и открытий (53) УДК 621.373.

° 42(088. 8) Дата опубликования описания 30.06.80 (72) Авторы изобретения

Ю. К. Рыбин и B. И. Петроченко

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (7l ) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к стабильным генераторам синусоидальных колебаний. Оно может быть использовано в устройствах, где рфйменяютса источники стабильного переменного напряжения, в калибраторах переменных напряжений,t, в измерительных генераторах.

Известен генератор синусоидальных колебаний, содержащий усилитель и включенный в цепь обратной связи RC-мост,, 10 в одно плечо которого включено регулируемое сопротивление, амплитудный детекФ тор, подключенный к выходу усилители, сумматор, последовательно соединенные

-15 преобразователь переменного напряжения в постоянное, блок сравнения, к другому входу которого подключен источник опор ного напряжения, и интегратор ) 1) .

Однако известный генератор синусоидаль

20 ных колебаний имеет недостаточно высокую стабильность амплитуды выходного напряжения, так как RC-генератор для приращений амплитуды колебаний явля

2 ется инерционным звеном с достаточно большой постоянной времени, и в установившемся режиме "быстрые флуктуации напряжения на выходе усилителя за счет инерционности RC-генератора не отрабатываются. Кроме того, известный генератор обладает большими нелинейными искажениями.

Ueab изобретения — повышение стабильности амплитуды выходного напряжения и уменьшение нелинейных искажений.

Для атого в генератор синусоидальных колебаний, содержащий усилитель и включенный в цепь обратной связи RCмост, в одно плечо которого включенорегулируемое сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к выходу усилителя, сумматор, последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, блок сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, и интегратор, введен дифференциальный усилитель с цепью отрицательной обратной связи, инвертирующий и неинвертируюший входы которого соответственно через введенные первый и второй делители напряжения подключены к выходу усилителя, а выход дифференциального усилителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход сумматора подключен через введенный усилитель мощности ко входу преобразователя переменного напряжения в постоянное, при этом управляющие входы регулируемого сопротивления и первого делителя напряжения подключены к выходу амплитудного детектора, а управляющий вход второго делителя напря- 15 жения подключен к выходу интегратора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного генератора синусоидальных колебаний.

Генератор синусоидальных колебаний 20 содержит усилитель 1, RC-мост, состоящий иэ конденсаторов 2 и 3, резисторов

4, 5 и 6 и регулируемого сопротивления 7, амплитудный детектор 8, делители напряжения 9 и 10, дифференциальный усилитель 11, с цепью отрицательной обратной связи 12, сумматор 13, усилитель мощности 14, преобразователь 15 переменного напряжения в постоянное, блок сравнения 16, интегратор 17 и источник опорного напряжения 18.

Генератор работает следующим образом.

Усилитель 1 с RC-мостом на входе и предварительной системой стабилизации выходного напряжения, включающей в себя амплитудный детектор 8 и регулируемое сопротивление 7, образует зада40 ющий генератор (ЗГ), вырабатывающий синусоидальные колебания, амплитуда которых задается соотношением сопротивления резистора 6 и регулируемого сопротивления 7. Это синусоидальное наd5 пряжение подается через сумматор 13 на усилитель мощности 14 и на сигналь-. ные входы управляемых делителей напряжения 9 и 10, коэффициент деления которых зависит от напряжения на их управляю50 щих входах. При одинаковых напряжениях поступающих с выходов амплитудного детектора 8 и интегратора 17, сигнал на выходе дифференциального усилителя

11 равен нулю, и выходное напряжение

55 генератора определяется номинальными характеристиками прямого канала. Нестабильность, возникшая в задающем генераторе, приведет к появлению сигнала рассогласования на входе управляемого делителя напряжения 9. Одновременно нестабильность выходного напряжения генератора отрабатывается второй петлей стабилизации путем сравнения преобразованного в преобразователе 15 выходного напряжения с напряжением источника опорного напряжения 18 в блоке сравнения 16.

Сигнал рассогласования поступает через интегратор 17 на управляющий вход делителя напряжения 1G. В установившемся режиме выходное напряжение генератора с точностью до ошибки стабилизации пропорционально напряжению источника опорного напряжения 18, причем коэффициент передачи усилителя мощности 14 выбирается таким, чтобы напряжение на выходе дифференциального усилителя 1 1 равнялось нулю.

Обычно цепь стабилизации обладает значительной инерционностью и не позволяет отрабатывать "быстрые" изменения амплитуды колебаний ЗГ. В предлагаемом стабилизаторе уменьшение быст рых флуктуаций происходит благодаря тому, что контур местной стабилизации в ЗГ выполняется на основе амплит; днсго детектора 8, выходное напряжение которого содержит информацию о нестабильности амплитуды за каждый период. Поэтому напряжение с этого амплитудного детектора 8, поданное на управляющий вход делителя напряжения 9, мгновенно изменяет его коэффициент передачи так, что на выходе дифференциального усилителя

11 возникает напряжение, равное по амплитуде приращению напряжения ЗГ и обратное по фазе. Тогда в сумматоре 13 нестабильность напряжения ЗГ компенсируется. Естественно, что дпя полной компенсации необходимо, чтобы изменение напряжения на выходе дифференциального усилителя 11 было равно приращению выходного напряжения ЗГ за счет нестабильности. Это достигается выбором pBBHbIx по модулю и противоположных по знаку коэффициентов передачи по приращению выходного напряжения ЗГ, что практически легко выполняется с помощью регулировки коэффициента передачи цепи обратной связи 12.

Однорременно с повышением стабильности амплитуды происходит и уменьшение нелинейных искажений выходного напряжения генератора. Зто объясняется тем, что нелинейные искажения, вносимые управляемыми делителями напряжения

9 и 1G, выполненными, .например, на пь.: левых транзисторах, при их идентичности также равны, Высшие гармоники, действуя на входах дифференциального усилителя 1 1 как синфазные напряжения, HQ выход его не проходят. Так как в обычных стабилизаторах искажения за счет регулирующего элемента являются преобладающими, то в предлагаемом стабилизаторе этот недостаток отсутствует.

Зто является дополнительным эффектом от введения нового регулирующего элемента.

Подключение дифференциального усилителя 11 с управляемыми делителями напряжения 9 и 10 на входах, управляющий вход одного из которых подключен к выходу амплитудного детектора 8, а вход другого- к выходу интегратора

17, позволяет достичь высокой стабильности амплитуды выходного напряжения и щ уменьшить нелинейные искажения генератора, в результате чего улучшаются его метрологические характеристики.

Технико-экономический эффект от внедрения данного изобретения в народное zs хозяйство выражается в увеличении производительности труда при поверочных работах с применением данного генератора за счет уменьшения числа операций калибровки. 30

Формула изобретения

Генератор синусоидальных колебаний, содержащий усилитель и включенный в

744904

6 цепь обратной связи RC-мост, в одно плечо которого включено регулируемое сопротивление, амплитудный детектор, подключенный к выходу усилителя, сумматор, последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, блок сравнения, к другому входу ко-. торого подключен источник опорного напряжения, и интегратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды выходного напряжения и уменьшения нелинейных искаж ний, введен дифференциальный усилитель с цепью отрицательной обратной связи, инвертирующий и неинвертируюший входы которого соответственно через введенные первый и второй делители напряжения подключены к выходу усилителя, а выход дифференциального усилителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход сумматора подключен через введенный усилитель мощности ко входу преобразова еля переменного напряжения в постоянное, при этом управляющие входы подключены к выходу амплитудного детектора, а управляющий вход „второго делителя напряжения подключен к выходу ин-. тегратора., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР

% 455446, кл. Н 03 В 5/26, 1973, (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 5679/1

Тираж 995 Подписное

Филиал ЛПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4