Функциональный генератор с синхронизацией частоты

 

Изобретение относится к устройствам, формирующим электрические сигналы нескольких форм как в режиме автоколебаний, так и в режиме синхронизации внешним периодическим сигналом, и может найти применение в автоматике, приборостроении, вычислительной и информационно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет формирования на дополнительном выходе квадратурного синусоидального сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок 1 управления частотой, переключатель 2, интегратор 3, релейный элемент 5, первый функциональный преобразователь 4, контур стабилизации амплитуды (блоки 6, 7, 8), переменный 9 и масштабные 10-15 резисторы, введены двухполупериодный выпрямитель 18, инвертор 19, ключ 26, сумматор 25, второй функциональный преобразователь 24 и четыре масштабных резистора 20-23. Нелинейное преобразование треугольного сигнала с выхода интегратора 3 позволяет получить сдвинутый по фазе треугольный сигнал с последующим его преобразованием в синусоидальный. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 с 06 с 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 130746? (21) 4431892/24-24 (22) 30. 05. 88 (46) 07.02.90. Бюл. N 5 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И,Ульянова (Ленина) (72) В.П.Большаков (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1307467, кл. С 06 G 7/26, 1985, (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР С СИНХ

РОНИЗАЦИЕЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к устройствам, формирующим электрические сиг" налы.нескольких Форм как в режиме ав" токолебаний, так и в режиме синхронизации внешним периодическим сигналом, и может найти применение в автоматике, приборостроении, вычислительной и информационно-измерительной техни. ке. Целью изобретения является расши..SUÄÄ 1541637 A 2

2 рение функциональных воэможностей устройства за счет формирования на дополнительном выходе квадратурного синусоидального сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройст" во, содержащее блок 1 управления частотой, переключатель 2, интегратор 3, релейный элемент 5, первый функцио-. нальный преобразователь 4, контур стабилизации амплитуды (блоки 6, 7, 8),.переменный 9 и масштабные 10"15 резисторы, введены двухполупериодный выпрямитель 18, инвертор 19, ключ 26,. сумматор 25, второй функциональный преобразователь 24 и четыре масштабных резистора 20-23. Нелинейное пре" ф образование треугольного сигнала с выхода интегратора 3 позволяет получить сдвинутый по фазе треугольный сигнал с последующим его преобразова- % нием в синусоидальный, 3 ил.

g l541637

Изобретение относится к устройстВам, формирующим электрические сигналы нескольких форм как в режиме as 1околебаний, так и в режиме синхрониЗации внешним периодическим сигналом, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.

11 1307467.

Цель изобретения - расширение Функ- р циональных воэможностей за счет формирования на дополнительном выходе квадратурного синусоидального сигнала.

На фиг.1 изображена функциональная лектрическая схема генератора; на иг.2 - временные диаграммы, поясняюие работу отдельных блоков генератоа в режиме синхронизации частоты;

° ° йа Фиг.3 - временные диаграммы, поясяющие процесс формирования сдвинутых 20 о Фазе сигналов.

Функциональный генератор с синхроизацией частоты содержит блок 1 уп. авления частотой, переключатель 2, Интегратор 3, функциональный преобра- 25 ователь 4, релейный элемент 5, анаизатор 6 амплитуды, интегрирующий лемент 7, ограничительный элемент 8, йеременный резистор 9, первый, втоРой, третий, четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы 10-,15, шину

16 положительного опорного напряжения, вход 17 синхронизации генератора,. двухполупериодный выпрямитель .18, инбертор 19, седьмой 20, восьмой 21, девятый 22 и десятый 23 масштабные еэисторы, синусный функциональный реобраэователь 24, сумматор 25 и ключ 26.

Генератор работает в нескольких ежимах.

Режим свободных автоколебаний осуществляется при отсутствии сигнала йа входе 17 синхронизации генератора.

5 замкнутом контуре иэ последовательно включенных переключателя 2, интегратора 3, резистора ll и релейного

Элемента 5 устанавливаются устойчивые автоколебания, которые на выходе ин тегратора 3 имеют треугольную форму, 4 на выходе релейного элемента 5I прямоугольную. На выходе первого функционального преобразователя 4

Образуется сигнал синусоидальной формы, Амплитуда треугольных сигналов равна порогу срабатывания релейного

Элемента 5 с гистерезисной характеристикой. Частота свободных колебаний

Определяется величиной напряжения, снимаемого с подвижного контакта переменного резистора 9, которое через первый масштабный резистор 10 прикла" дывается к входу блока 1 управления частотой. Последний преобразует входной сигнал в токи, поступающие через переключатель 2 на вход интегратора

3, в результате чего происходит линейное,преобразование величины входного сигнала блока 1 управления частотой в частоту следования импульсов нескольких форм. В режиме свободных колебаний для избежания переходных процессов установления частоты масштабный резистор 14 отключают от входа блока 1 управления частотой (с помощью переключателя, не показан). *

Режим синхронизации частоты осуществляется при наличии напряжения U, непрямоугольной Формы на. выходе 17.

Сигнал U> „на входе релейного элемен та является суммой сигналов U с вы ,хода интегратора и сигнала Ut„. Для

I удобства построения суммарного сигнала форма сигнала, U,» на временных диаграммах (фиг.2) принимается треугольной. Рассмотрим два воэможйых типа переходных процессов при синхронизации частоты внешним сигналом.

Первый тип переходного процесса (фиг.2а) возможен, если частота свободных колебаний в генераторе ниже частоты внешнего сигнала. Крутизна треугольного напряжения U в начале переходного процесса такова, что при переключениях релейного элемента 5 с частотой напряжения U< амплитуда U

9 оказывается меньше заданной. На выходе анализатора 6 амплитуды формируется ступенчатое напряжение U< отрицательной полярности, пропорциональное амплитуде U3 Сигнал 11 суммируется с сигналом положительной полярности с шины 16, в результате чего на входе интегрирующего элемента Формируется сигнал U „, пропорциональный отклонению амплитуды U.> от заданной величины. На выходе интегрирующего элемента 7 напряжение U изменяется по линейному закону в положительную сто" рону. Суммарный сигнал на входе блока управления частотой U<< 0 +U .также увеличивается, что приводит к увеличению крутизны и амплитуды. сигнала 0

Сигнал на выходе интегратора оказывается постоянным по уровню, когда амп" литуда U3 сравнивается с эаданной функциональный генератор с синхронизацией частоты по авт. св.

М 1307467, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет Формирования на дополнительном выходе квадратурного синусоидального сигнала, в него введены двухполупериодный выпрямитель, ключ, сумматор, инвертор, седьмой, восьмой, девятый и десятый масштабные резисторы и синусный функциональный преобразователь, причем вход двухполупериодного выпрямителя подключен к выходу интегратора, прямой выход двухполупериодного выпрямителя через последовательно соединен" ные седьмой и восьмой масштабные резисторы соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к шине положительного опорного напряжения и через последовательно соединенные девя-. тый и десятый масштабные резисторы подключен к инвертирующему выходу двухполупериодного выпрямителя, общий вывод девятого и десятого масштабных резисторов соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а управляющий вход соединен с.выходом релейного элемента, общие выводы седьмого

5 15416

Ограничительный элемент 8 ограничива" ет уровень выходного напряжения U интегрирующего элемента в начале переходного процесса, когда сигнал на выходе анализатора 6 амплитуды равен О.

Второй тип переходного процесса возможен (Фиг.2б), если частота свободных колебаний генератора выше частоты внешнего сигнала. Амплитуда 11 оказывается выше заданной, на выходе анализатора 6 амплитуды формируется напряжение U<, которое, суммируясь с сигналом шины 16, дает сигнал 11 отрицательной полярности. На выходе интегрирующего элемента 7 напряжение

U изменяется по линейному закону в отрицательную сторону до момента, когда амплитуда U сравняется с за- . 2О данной.

Формирование сдвинутого по фазе на 90 относительно сигнала на выходе интегратора 3 треугольного сигнала обеспечивается тем (Фиг.3), что пос" 25 тупающие на вход двухполупериодного выпрямителя 18 сигналы треугольной формы 11 преобразуются в треугольные сигналы U „„ ц и Б „,„, удвоенной частоты. К этим сигналам за счет связи .gp . выходов выпрямителя i8 через масштаб" ные резисторы 20 - 23 с выходом и входом инвертора 19 добавляются постоянные составляющие, пропорциональные напряжению с шины 16. В резуль- 35 тате суммирования сумматором 25 сигналов 0в„„, и U „,„ с учетом инвертирования Формируется сигнал У „„ который сдвинут по фазе относительно

U на 90 . Временные диаграммы (фиг.3) 40 показывают, что переходные процессы при синхронизации внешним сигналом могут влиять только на форму сдвину" того на 90 треугольного сигнала

Последующее преобразование вйходного сигнала сумматора в синусоидальный сигнал с помощью второго функционального преобразователя 24 позволяет получить на дополнительном выходе квадратурный синусоидальный 50 сигнал, сдвинутый по фазе относитель но сигнала с выхода первого функционального преобразователя на 90 .

Таким образом, в предлагаемом устройстве синхронизация частоты внешним сигналом непрямоугольной формы осуще" ствляется за счет обеспечения режима вынужденных колебаний в автоколебательном контуре, состоящем из элемен37 6 тов ?,3,11 и 5. Неизменность амплитуды сигнала треугольной формы, преобразуемого в синусоидальный сигнал, осуществляется за счет введения контура амплитудной .стабилизации.

Нелинейное преобразование треугольного сигнала с выхода интегратора 3 позволяет получить сдвинутый по фазе треугольный сигнал с последующим его преобразованием в синусоидальный.

Переходные процессы, связанные с синхронизацией частоты, вызывают кратковременные искажения формы выходных синусоидальных сигналов, однако фазовые соотношения сигналов с выходов функциональных преобразователей в переходных процессах не нарушаются.

Предложенный принцип построения двухфазного генератора позволяет обеспе- . чить уменьшение длительности переходных процессов, что особенно важно на инфранизких частотах, по сравнению с синхронизируемым генератором, в котором используются измерители фазы или частоты. ф о р м у л а изобретения

1541637 и восьмого масштабных резисторов и выход которого через синусный функциодевятого и десятого масштабных реэис- нальный преобразователь соедине с торов подключены соответственно к пер- дополнительным выходом квадратурного вому и второму входам сумматора, синусоидального сигнала генератора.

%а@ ааа

Составитель В.Алекперов

Редактор 0.1)рковецкая Техред Л.Олийнык Корректор ". Кучерявая

Юф ° и ° «аМ а ° в ю» ° В ° Ю ЮВ Э М

° В

Заказ 283 Тираж 556 Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, W-35, Раушская наб., д. 4/5

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