Управляемый широкополосный генератор прямоугольных импульсов

 

УТГРАВЛЯЕМЬЙ ШРОКОПОЛОСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ РМТУЛЬСОВ, содержащий коммутатор, выполненный, например, на полупроводниковых приборах , имеющий два управляющих входа, коммутирующий вход И два выхода, подключенных к входам времязадающего элемента, операционный усилитель, включенный между выходами времязадающего элемента и коммутирующим входом коммутатора, и конденсатор, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения области его применения путем увеличения диапазона изменения частоты выходного си.гнала, времязадашщий элемент выполнен в виде рамки из многоосного монокристаллического материала, обладающего спонтанным магнитным моментом, с обмоткой возбуждения , образующей входы времязадающего элемента и обмоткой обратной связи , образующей выходы времязадающего элемента, причем стороны рамки ориентированы вдоль осей легкого намагничивания и монодомезирова}Л1, а один из выходов коммутатора соединен с коммутирующим входом через конденсатор. со о 00

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ (РЕСПУБЛИК (19) (11) (51, Н 03 К 3/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТЭЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3463620/18-21 (22) 02.07.82 (46) 07.05.84. Бюл. Ф 17 (72) В.С. Горнаков, Л.М. Дедух, 10.П, Кабанов и В.И. Никитенко (71) Институт физики твердого тела

АН СССР (53) 621 373(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

1(158334, кл. H 02 М 7/48, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

1(= 434556, кл. Н 03 В 5/00, 1972 (прототип). (54)(57) YITPABJIHEMBIt(ШИРОКОПОЛОСНЫЙ

ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий коммутатор, выполненный, например, на полупроводниковых приборах, имеющий два управляющих входа, коммутирующий вход и два выхода, подключенных к входам времязадающего элемента, операционный усилитель, включенный между выходами времязадающего элемента и коммутирующим входом коммутатора, и конденсатор, отлич ающий ся тем, что, с целью расширения ния области его применения путем увеличения диапазона изменения частоты выходного сигнала, времязадающий элемент выполнен в виде рамки из многоосного монокристаллического б материала, обладающего спонтанным магнитным моментом, с обмоткой возбуждения, образующей входы времязадающего элемента и обмоткой обратной связи, образующей выходы времязадающего элемента, причем стороны рамки ориентированы ны вдоль осей легкого намагничивания и монодомезированы, а один иэ выходов коммутатора соединен с коммутирующим входом через конденсатор.

1 l O9 l 3

Изобретение относится к широкодиапазонным генераторам импульсов прямоугольной формы и предназначено для использования в радиотехнических устройствах различного назначения, а также в вычислительной и измерительной технике и телемеханике в качестве преобразователя значений электрических величин напряжения или тока в частоту. !О

Известно устройство, перестраиваемое в широкой области рабочих частот каким-либо внешним параметром. Оно имеет коммутатор тока или напряжения на полупроводниковьгх приборах, время- !5 задающий элемент и усилитель в цепи обратной связи. В качестве времязадающего элемента используется магнитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса и обмотками возбуждения и обратной связи P ).

В устройстве частота выходного сигнала определяется временем перемагничивания этого сердечника, которое,в свою очередь, определяется вре- р менем пробега доменных границ.

Недостатками данноro устройства являются наличие произвольной сложной магнитной структуры в сердечниках, характеризующейся малыми размерами доменов, что приводит к ограничению диапазона рабочих частот снизу, а также сложность, обусловленная применением дополнительных трансформаторов,- обмоток, транзисторов и т.д. с

35 целью улучшения динамических характеристик приборов.

Наиболее близкий к предлагаемому управляемый генератор содержит коммутатор входного сигнала на полупровод40 никовых приборах,к выходу которого подключен времязадающий элемент, представляющий собой интегратор на операционном усилителе с мостовым выпрямителем в обратной связи, в диа45 гональ которого включен динистор.

Выход времяэадающего элемента через форсирующую цепочку соединен с вхоооМ операционного усилителя с двумя стабилитронами в обратной связи, который нагружен на вход коммутатора (21.

Недостатком известного генератора является то, что дцяпазон изменения частоты его выходного сигнала внешним напряжением без дополнительных коммутаций практически не превосходит двух порядков величины.

08 2

Цель изобретения — расширение области применения генератора путем увеличения диапазона изменения частоты выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемом широкополосном генераторе прямоугольных импульсов, содержащем коммутатор, выполненный, например, на полупроводниковьж приборах, имеющий два управляющих входа, коммутирующий вход и два выхода, подключенньж к входам времязадающего элемента, операционный усилитель, включенный между выходами времязадающего элемента и коммутирующим входом коммутатора, и конденсатор, времязадающий элемент выполнен в виде рамки из многоосного монокристаллического материала, обладающего спонтанным магнитным моментом, с обмоткой возбуждения, образующей входы времязадающего элемента, и обмоткой обратной связи, образующей вьжоды времязадающего элемента, причем стороны рамки ориентированы вдоль осей легкого намагничивания и монодомеэированы, а один иэ выводов коммутатора соединен с коммутирующим входом через конденсатор.

На фиг.l схематически изображена доменная структура времязадающего элемента в статическом (a и динамическом (S) режимах; на фиг. 2 — блоксхема управляемого широкополосного генератора прямоугольных импульсов.

Широкополосный генератор прямоугольных импульсов (фиг.2) содержит коммутатор 1, времязадающий элемент 2 и операционный усилитель 3. Коммутатор

) имеет два управляющих входа 4 и 5, два выхода 6 и 7 и один коммутирующий вход 8, который соединен с выходом операционного усилителя 3 и через конденсатор 9 с одним из выходов коммутатора 1. Выходы б и 7 коммутатора соединены с обмоткой !О возбуждения, размещенной на рамке !1 с обмоткой 12 обратной связи, которая включена на вход операционного усилителя 3.

Времяэадающий элемент 2 представляет собой выполненную из ферро- или ферримагнитного материала рамку ll (фиг.!) со сторонами, ориентированными вдоль осей легкого намагничивания кристалла, с обмотками 10 и 12 возбуждения (ОВ) и обратной связи (ОС).

В статическом состоянии стороны рамки однородно намагничены и образуют замкнутый поток магнитной индукции с

1091308 направлением намагниченности(Я 1 по ходу или против хода часовой стрелки, Время,ее перемагничивания определяется временем прохождения всего сечения стороны рамки 11 двумя возникающими 5 на противоположных ее краях и движущимися навстречу друг другу 180-градусными доменными границами (ДГ) (фиг. 16).

Благодаря ориентации сторон рамки 10 вдоль осей легкого намагничивания получена простая доменная структура, в которой размер доменов d соответствует размерам 0 рамки ll (фиг.1а), многократно превосходящим размеры доменов 15 в используемых ферритовых сердечниках.

Вследствие этого значительно увеличивается длина пробега возникающих на противоположных краях стороны рамки

11 и движущихся навстречу друг другу 20

180-градусных доменных границ (фиг.lб), а следовательно, и время перемагничивания рамки ll, что позволяет получить управляемый генератор с диапазоном частоты выходного сигнала, пре- 25 вышающим три порядка величины.

Генератор работает следующим образом.

На управляющие входы 4 и 5 коммутатора I подаются управляющие сиг- 30 налы двух полярностей, а на коммутирующий вход 8 — двуполярное напряжение насыщения с выхода операционного усилителя 3, обеспечивающее подключение к выходам 6 и 7 сигнала с уп- 35 равляющего входа 4 или 5 в зависимости от его полярности. Выходной сигнал с коммутатора 1 приложен к обмотке 10 возбуждения времязадающего элемента 2, в обмотке 12 обратной связи которого 40 возникает сигнал, поступающий на вход .операционного усилителя 3, где,сравниваясь с кулем, переключает или не переключает в зависимости от полярности знак его выходного сигнала. 45

Допустим, рамка 11 намагничена в таком направлении, что для ее перемагничивания надо приложить к обмотке 10 возбуждения положительное напряжение. Поскольку при этом напряжение в обмотке обратной связи отсутствует, то операционный усилитель 3 находится в неустойчивом равновесии. Любое флуктуационное появление положительного напряжения на его выходе через конденсатор 9 прикладывается к обмотке 10 возбуждения и приводит к зарож- дению границ в рамке 11 и одновременному отпиранию входа 4 коммутатора .с положительным управляющим напряжением и запиранию входа 5 с отрицательным управляющим напряжением. Благодаря этому положительное входное напряжение прикладывается к обмотке 10 возбуждения, поддерживая процесс перемагничивания рамки 11 в том же направлении за счет движения 180-градусных доменных границ, Обмотка 12 обратной связи включена так, что индуцируемое на ней при перемагничивании рамки ll напряжение усиливает напряжение флуктуации операционкого усилителя 3 до устойчивого насыщенного состояния.

Этот процесс установки операционного усилителя 3 в насыщенное состоят1ие происходит лавинообразно за счет сильной положительной обратной связи.

Когда движущиеся навстречу друг другу (фиг.lб) границы аннигилируют, при их соприкосновении сигнал на обмотке

12 обратной связи падает до нуля, уменьшая выходное напряжение операционного усилителя 3, который запирает вход 4 коммутатора 1 и одновременно создает кратковременное напряжение обратного знака через конденсатор 7 на обмотке IO возбуждений. Это приводит к зарожцению и движению новых 180градусных границ и появлению на обмо:тке 12 обратной связи напряжения противоположного знака по сравнению с предыдущим. Операционный усилитель 3 при этом также лавинообразно опрокидывается, отпирая вход 5 коммутатора

I, что приводит к дальнейшему развитию процесса перемагничивания рамки

11 до момента аннигиляции границ. Далее эти процессы опрокидывания периодически повторяются. При этом длительности положительного и отрицательного импульсов, образованных на выходе операционного усилителя 3, зависят от величин, приложенных к входам 4 и 5 коммутатора 1 управляющих положительного и отрицательного соответственно напряжеттий, а также от ширины Р стороны рамки 11 (фиг.1). Следовательно, диапазон изменения частоты выходного сигнала управляемого широкополосного генератора внешним напряжением может составлять при этом более трех порядков величины, Управляемый широкополосный генератор может быть выполнен с внешней синхронизацией, а также управляться одним входным напряжением посредством

1091308

Составитель В. Седов

Редактор А. Огар Техред С.Мигунова Корректор С.Бекмар

Заказ 3097/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 включения обмотки 10 возбуждения в диагональ ключевого моста.

Применение в управляемом широкополосном генераторе рамки из многоосного монокристаллического материала, облаДаницего спонтанным магнитным моментом, позволяет существенно уменьшить нижний предел рабочих частот, расширить более чем на порядок по сравнению с прототипом диапазон реализованных на практике выходных час5 тот. Так как рамка может быть выпол" нена миниатюрной, возможна микроминиатюризация предлагаемого генератора по гибридной технологии.