Статический умножитель частоты

О Л И С А Н И Е 3I035l

ИЗОЬРКТИНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Хе

Заявлено 22.1 V.1969 (№ 1330514/18-24) с присоединением заявки Ке

Приоритет

Опубликовано 26.V11.1971. Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 4.Х.1971

МПК Н 03d 7/02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Яинистров

СССР

УДК 681.335.513(088.8) Авторы изобретения Н. И. Олейник, П. Е. Конченков, В. А, Наймушии и А. Г, Николаев

Заявитель

СТАТИЧЕСКИЙ УМНО)КИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Для питания различных устройств автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники часто необходим переменный ток с частотой, в три раза превышающей частоту основного источника энергии. В подобных случаях применяются главным образом статические преобразователи — умножители частоты, принцип работы которых основан на использовании свойств нелинейных звеньев.

В качестве таких звеньев обычно используются нелинейные индуктивности с насыщающимися ферромагнитными сердечниками.

Недостатками известных устройств являюгся большие габариты и вес, сложность схем и низкий коэффициент мощности, что в ряде случаев ограничивает возможность их применения.

Предлагаемое устройство предназначено для умножения в три раза частоты сигналов синусоидальной формы и отличается от широко распространенных в настоящее время ферромагнитных утроителей частоты тем, что в качестве нелинейного звена в схеме используется электрический мост, составленный из резисторов и стабилитронов.

На фиг. 1 представлен утроитель частоты, включающий в себя входные зажимы 1 и 2, нелинейный мост, содержащий резисторы 3 и

4, составляющие два противоположных его плеча, и последовательно и встречно соединенные между собой кремниевые стабилитроны5 и 6, 7 и 8, образующие два других противолежащих плеча; входные зажимы 9 и 10, к которым подключено сопротивление нагрузки 11, Синусоидальное напряжение, частота которого подлежит преобразованию, через входные зажимы 1 и 2 подводится к нелинейному т0 мосту, а зажимов 9 — 10 снимается напряжение утроенной частоты.

На фиг. 2 представлена идеализированная зависимость выходного напряжения U„,„ìîñта от входного напряжения постоянного тока

15 U„, для случая, когда уровень напряжения пробоя U> для всех стабилитронов одинаков.

С целью улучшения формы кривой выходного напряжения тройной частоты, стабилитроны моста целесообразно выбирать таким об20 разом, чтобы уровень напряжения пробоя для стабилитронов одного плеча (например 6, 6) отличался от напряжения пробоя стабилитронов другого плеча (например 7, 8).

Характеристика моста на постоянном токе

25 для этого случая представлена на фиг. 3.

Здесь напряжения U и U обозначают уровни пробоя стабилитронов разных плеч.

С этой же целью амплитуда входного напряжения выбирается равной сумме 2U>+Uq

ЗС (фиг. 3).

З103И

Фиг. 7 у l ,l ,гб г г г г

Фиг. Ф

Фиг, Л

Подписное

Тираж 473

Заказ 2525/6 Изд. № 1104

ЦНИИПИ

Типография, пр. Сапунова, 2

Принцип работы утроителя частоты поясняется диаграммой напряжения, изображенной на фиг. 4.

Здесь совмещены характеристика нелинейного моста Рвах=/(1вх) на постоянном токе, временная диаграмма входного синусоидального напряжения U,,=f (1) и временная диаграММа ВыхОднОГО напряжения U»,х — f2() °

На участке в — г характеристики 1вых=

= f (U„„) диаграмма выходного напряжения повторяет диаграмму входного, так как коэффициент передачи моста равен единице. Поэтому участки ж — з, м — н и с — м синусоиды входного сигнала отражаются на выходной кривой в виде участков ж — з, м — н и c —

m соответственно. Участки б — в и г — д характеристики моста обеспечивают небольшие участки насыщения з — и, л — м, и — о и р — с на диаграмме выходного напряжения, в которые вырождаются участки диаграммы входного напряжения з — u, л — м, н — о и p — с соответственно.

Коэффициент передачи моста на участках а — в и д — е составляет единицу с отрицательным знаком, поэтому участки диаграммы входного напряжения и — к — л и о — п — р повторяются с обратной фазой на диаграмме выходного напряжения (участки и — к — л и о — и — р соответственно).

Отрицательное сопротивление моста на уча4 стках а — в и д — е по существу и определяет эффект умножителя частоты.

Таким образом, на входные зажимы 1 — 2 схемы утроителя (фиг. 1) подается синусои5 дальное напряжение, амплитуда которого равна сумме 2У,+Уз. Благодаря нелинейной характеристике моста частота напряжения на нагрузке 11, подключенной к выходу указанного моста, окажется утроенной.

10 Соответствующим выбором стабилитронов и амплитуды входного напряжения можно добиться, как это следует из описания работы утроителя, удовлетворительной формы выходного напряжения утроенной частоты.

15 Для уменьшения коэффициента нелинейных искажений выходного напряжения к выходу предлагаемого устройства может быть подключен дополнительный резонансный фильтр, настроенный на утроенную частоту входного

20 сигнала.

Предмет изобретения

Статический умножитель частоты, содержащий нелинейное звено, отличающийся тем, что, 25 с целью упрощения устройства, нелинейное звено выполнено в виде электрической мостовой схемы, два противоположных плеча которой образованы резисторами, а два других— встречно-последовательно соединенными ста30 билитронами.