Генератор синусоидального напряжения
Генератор синусоидального напряжения относится к электронной технике, может быть использован в качестве генератора незатухающих синусоидальных колебаний. Технический результат заключается в повышении стабильности фазы выходного напряжения генератора. Устройство содержит: входное устройство 1, полосовой фильтр (ПФ) 2, операционный усилитель 3, пороговый элемент 4, 1-й и 2-й триггеры 5 и 6, 1-й и 2-й аналоговые ключи 7 и 8, резистор 9, конденсатор 10, полевой транзистор 11, положительный 12 и отрицательный 13 источники питания. Повышение стабильности фазы выходного сигнала достигнуто за счет получения возможности сравнения фазы напряжения на входе и на выходе ПФ и получения разностного сигнала, перестраивающего ПФ при неизменной величине выходного сигнала. 1 ил.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в качестве генератора незатухающих синусоидальных колебаний.Известен мостовой генератор [1], содержащий операционный усилитель, R-C цепочку, диодный выпрямитель, полевой транзистор.Недостатком этого устройства является достаточно большое (порядка 2 с) время установления амплитуды выходного напряжения.Известен также генератор синусоидального напряжения [2], содержащий последовательно соединенные входную цепь, полосовой фильтр, операционный усилитель, выпрямитель, фильтр нижних частот, пороговый элемент, диод, подключенный к средней точке последовательно соединенных резисторов, включенных между входным устройством и полосовым фильтром.Недостатком этого устройства является недостаточно высокая стабильность фазы между выходным и входным напряжением генератора.Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение стабильности фазы выходного напряжения генератора.Поставленная задача достигается тем, что в генератор синусоидального напряжения, содержащий последовательно соединенные входную цепь, вход которой является входом устройства, полосовой фильтр, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, и пороговый элемент, дополнительно введены первый и второй аналоговые ключи, первый и второй триггеры, резистор, конденсатор и полевой транзистор, стоком и истоком подключенный к частотоопределяющей цепи полосового фильтра, а затвором - через конденсатор к общей шине и через резистор к средней точке соединенных последовательно первого и второго аналоговых ключей, включенных между положительным и отрицательным источниками питания устройства, причем управляющие входы ключей подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, S-вход первого триггера соединен с R-входом второго триггера и подключен к выходу порогового элемента, а S-вход второго триггера соединен с R-входом первого триггера и подключен к входу полосового фильтра.К существенным отличиям заявленного устройства по сравнению с известным относится введение в него двух аналоговых ключей, двух триггеров, резистора, конденсатора и полевого транзистора. Введение перечисленных элементов позволило повысить стабильность фазы выходного сигнала за счет получения возможности сравнения фазы напряжения на входе и на выходе полосового фильтра и получение разностного сигнала, перестраивающего полосовой фильтр, с целью совпадения фаз при неизменной величине выходного сигнала.На чертеже представлена структурная схема устройства.Предлагаемый генератор синусоидального напряжения содержит входное устройство 1, полосовой фильтр 2, операционный усилитель 3, пороговый элемент 4, первый и второй триггеры 5 и 6, первый и второй аналоговые ключи 7 и 8, резистор 9, конденсатор 10, полевой транзистор 11, положительный и отрицательный 12 и 13 источники питания, вход 14, выход 15.Вход входного устройства 1 является входом 14 устройства, выход подключен ко входу полосового фильтра 2, его выход подключен ко входу операционного усилителя 3, выход которого является выходом 15 устройства и подключен ко входу порогового элемента 4, выход которого подключен к S-входу первого триггера 5 и R-входу второго триггера 6. Выходы триггеров 5 и 6 подключены соответственно к управляющим входам аналоговых ключей 7 и 8, подключенных к положительному 12 и отрицательному 13 источникам питания. Средняя точка соединения ключей 7 и 8 подключена через резистор 9 к затвору полевого транзистора 11, подключенного через конденсатор 10 к общей шине, а стоком и истоком к частотоопределяющей цепи полосового фильтра 2.Устройство работает следующим образом.На вход 14 устройства подается последовательность прямоугольных импульсов и через входную цепь 1 поступает на вход полосового фильтра 2, где выделяется первая гармоника, имеющая синусоидальную форму, которая поступает на вход операционного усилителя 3, выход которого является выходом 15 устройства, и на вход порогового устройства 4. На выходе порогового устройства 4 формируются прямоугольные импульсы, частота и фаза которых совпадают с выходным синусоидальным напряжением. Эти импульсы поступают на входы S и R первого и второго триггеров 5 и 6 соответственно, на R и S входы которых поступают импульсы с выхода входного устройства 1.При небольшой разнице фаз между входным сигналом на входе полосового фильтра 2 и выходе порогового устройства 4 на выходах первого и второго триггеров 5 и 6 будут появляться короткие импульсы, которые открывают первый и второй аналоговые ключи 7 и 8, и в их средней точке будут формироваться поочередно следующие друг за другом узкие положительные и отрицательные импульсы. После прохождения этих импульсов через RC-цепочку, образованную резистором 9 и конденсатором 10, они будут интегрироваться и превращаться в постоянное напряжение, близкое к нулевому значению. Это напряжение подается на затвор полевого транзистора 11, и его эквивалентное сопротивление, входящее в частотоопределяющую цепь полосового фильтра 2, настраивает фильтр 2 на частоту входного сигнала.Если по какой-либо причине изменится фаза выходного или входного сигнала, то изменится и длительность импульсов, сформированных аналоговыми ключами 7 и 8, причем если фаза выходного сигнала опережает фазу входного, то длительность положительных импульсов увеличится, а отрицательных уменьшится, если запаздывает, то наоборот.После прохождения этих импульсов через RC-цепочку напряжение на затворе полевого транзистора 11 будет положительным, транзистор изменит эквивалентное сопротивление и равенство фаз восстанавливается. То же происходит, если напряжение на затворе полевого транзистора будет отрицательным.Таким образом, происходит подстройка фазы синусоидального напряжения заявленного генератора.Использование предложенного изобретения позволило создать генератор синусоидального напряжения с высокой стабильностью фазы выходного напряжения.Источники информации1. П. Хорвиц, У. Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1983 г., стр. 275, рис. 4.2.6.в.2. Свидетельство РФ на полезную модель №18466, 2001 г., кл. Н 03 В 5/00 (прототип).Формула изобретения
Генератор синусоидального напряжения, содержащий последовательно соединенные входную цепь, вход которой является входом устройства, полосовой фильтр, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, и пороговый элемент, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый и второй аналоговые ключи, первый и второй триггеры, резистор, конденсатор и полевой транзистор, стоком и истоком подключенный к частотоопределяющей цепи полосового фильтра, а затвором через конденсатор - к общей шине и через резистор к средней точке соединенных последовательно первого и второго аналоговых ключей, включенных между положительным и отрицательным источниками питания устройства, причем управляющие входы ключей подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, S-вход первого триггера соединен с R-входом второго триггера и подключен к выходу порогового элемента, а S-вход второго триггера соединен с R-входом первого триггера и подключен к входу полосового фильтра.РИСУНКИ
Рисунок 1