ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ RC-ГЕНЕРАТОР
TUNABLE RC OSCILLATOR

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве перестраиваемого источника синусоидальных колебаний, в том числе в интегральных схемах.
4
Известен управляемый генератор синусоидальных колебаний, содержащий операционный усилитель, цепь АРУ, электрически управляемый переключатель, фильтр нижних частот, переменный резистор, два конденсатора, генератор управляющих импульсов, триггер и предназначенный для формирования синусоидальных колебаний в широком диапазоне частот с повышенной кратковременной стабильностью частоты [а.с. СССР №1501244, МКИ Н03В 5/26. - Опубл. в Б.И., №30, 1989].
Недостатками этого управляемого генератора синусоидальных колебаний являются:
1) ограниченное значение максимальной частоты формируемых колебаний, обусловленное использованием операционного усилителя в электрической схеме генератора;
2) наличие дополнительного генератора управляющих импульсов и электрически управляемого переключателя.
В качестве прототипа изобретения служит RC-генератор [пат. №2666226 РФ, МПК Н03В 5/26 (2006.01). - Опубл. в Б.И., №25, 2018], содержащий первые и вторые зажимы, первый, второй и третий транзисторы, первый, второй и третий резисторы, первый и второй источники тока, первый, второй и третий конденсаторы.
Недостатком данного RC-генератора является отсутствие возможности оперативного изменения частоты формируемых синусоидальных колебаний.
Техническим результатом предлагаемого перестраиваемого RC-генератора является обеспечение возможности оперативного изменения частоты формируемых синусоидальных колебаний и расширение диапазона перестройки частоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в RC-генератор содержащий первые и вторые зажимы, первый - третий транзисторы, первый - третий резисторы, первый и второй источники тока, первый - третий конденсаторы, с целью обеспечения возможности оперативного изменения частоты формируемых синусоидальных колебаний и расширения диапазона перестройки частоты введены первый и второй варикапы, первые выводы которых через первый и второй конденсаторы подключены к первым выводам первых и вторых зажимов соответственно, а вторые выводы первого и второго варикапов подключены к общей шине, переменный резистор, первый вывод которого подключен к первой шине питания, а второй вывод - к общей шине, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых подключены к первым выводам первого и второго варикапов соответственно, а вторые выводы - к среднему выводу переменного резистора.
На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого перестраиваемого RC-генератора.
Перестраиваемый RC-генератор содержит первые 1 и вторые 2 зажимы, первый 3, второй 4 и третий 5 транзисторы, первый 6 и второй 7 резисторы, первый 8 и второй 9 источники тока, первый 10 и второй 11 варикапы, первый 12, второй 13 и третий 14 конденсаторы, третий резистор 15, переменный резистор 16, четвертый 17 и пятый 18 резисторы.
Перестраиваемый RC-генератор работает следующим образом.
э
Первый 6, второй 7 резисторы и второй 11 варикап в схеме перестраиваемого RC-генератора образуют эквивалентную индуктивность L:
1
2
где R, R - сопротивления первого 6 и второго 7 резисторов соответственно;
VD2
C - емкость второго варикапа 11.
э
0
Первый варикап 10 образует с индуктивностью L параллельный колебательный контур, настроенный на частоту ω:
VD1
где C - емкость первого варикапа 10.
0
ПОC
При подключении источников питания напряжением +12 В, минус 12 В и минус 3 В соответственно к первой, второй и третьей шинам питания в колебательном контуре возникают синусоидальные колебания с частотой ω. Для поддержания в колебательном контуре незатухающих колебаний коэффициент передачи цепи положительной обратной связи K, образованной последовательным включением третьего резистора 15 и третьего конденсатора 14, должен удовлетворять условию:
VT3
где S - крутизна третьего транзистора 5;
3
R - сопротивление третьего резистора 15;
0
K - коэффициент усиления каскада с общей базой, выполненного на третьем транзисторе 5;
oe
0
R - сопротивление колебательного контура на частоте ω, равное
1
2
где β, β - коэффициенты передачи токов базы первого 3 и второго 4 транзисторов соответственно.
2
1
VD2
VD1
Для выравнивания режимов первого 3, второго 4 и третьего 5 транзисторов на переменном токе целесообразно принять: R=R, С=C. Тогда выражение (2) примет вид
а сопротивление третьего резистора 15 с учетом соотношений (3) и (4) должно удовлетворять условию:
Емкость третьего конденсатора 14, обеспечивающего гальваническую развязку каскадов, выполненных на первом 3, втором 4 и третьем 5 транзисторах, должна удовлетворять условию:
0
С учетом выражения (2), изменять частоту ω настройки параллельного колебательного контура можно одновременным изменением сопротивлений первого 6 и второго 7 резисторов и (или) емкостей первого 10 и второго 11 варикапов.
пер
с
пер
В предлагаемом перестраиваемом RС-генераторе изменение частоты синусоидальных колебаний на выходе генератора достигается изменением емкостей первого 10 и второго 11 варикапов посредством изменения уровней подводимых к ним обратных напряжений с помощью переменного резистора 16. При этом значение коэффициента перекрытия диапазона частот k генерируемых синусоидальных колебаний (отношение максимальной частоты выходного сигнала к минимальной частоте выходного сигнала) зависит только от величины коэффициента перекрытия по емкости k применяемых варикапов и может быть значительно больше десяти. Например, при использовании варикапов КВ116А k≥18.
Емкости первого 12 и второго 13 конденсаторов, обеспечивающих гальваническую развязку по постоянному току первого 10 и второго 11 варикапов с каскадами, выполненными на первом, втором и третьем транзисторах 3-5, должны удовлетворять условию:
1
где С - емкость первого конденсатора 12;
2
С - емкость второго конденсатора 13;
VDmax
C - наибольшее значение емкости применяемых варикапов.
Сопротивления четвертого 17 и пятого 18 резисторов, включенных для снижения влияния сопротивления переменного резистора 16 на добротность колебательного контура, выбирают из условия:
4
где R - сопротивление четвертого резистора 17;
5
R - сопротивление пятого резистора 18;
ρ - характеристическое сопротивление колебательного контура:
1
2
где R=R=R.
С помощью первого 8 и второго 9 источников тока задают режим работы первого 3, второго 4 и третьего 5 транзисторов на постоянном токе.