УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области электроники и может быть использована в измерительной технике и автоматике.
Известно устройство [Шустов М. Функциональный генератор. - Радиомир. 2010, №7, с.26-27], содержащее источник квадратурных сигналов, два двухполупериодных выпрямителя, сумматор и формирователь биполярных прямоугольных импульсов, причем первый и второй выходы источника квадратурных сигналов соединены, соответственно, с входами первого и второго двухполупериодных выпрямителей, выходы которых соединены с входами сумматора, к выходу которого подключен формирователь биполярных прямоугольных импульсов, при этом первый, второй и третий выходы функционального генератора соединены, соответственно, с первым выходом источника квадратурных сигналов, с выходом сумматора и выходом формирователя биполярных прямоугольных импульсов.
Синтезированный сигнал треугольной формы имеет S-образные характеристики, как на участке прямого хода (линейно-нарастающее напряжение), так и на участке обратного хода (линейно-спадающее напряжение) и имеет весьма низкую линейность [см. Лозицкий С.Схемотехнические САПР: возможности и проблемы эффективного использования. Схемотехника, 2007, №3, с.38-40], что существенно сужает область практического применения схемы. Кроме того, устройство формирует только одноканальные сигналы треугольной и прямоугольной формы.
Наиболее близким устройством к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является, принятый за прототип, генератор ортогональных сигналов [А.с. СССР №1702514, Н03В 27/00, опубл. 30.12.91, БИ №48], который содержит два последовательно соединенных управляемых фазовращателя и формирователь сигнала обратной связи, причем каждый из управляемых фазовращателей содержит двухвходовой интегратор, перемножитель и двухвходовой сумматор, а формирователь сигнала обратной связи выполнен из двух квадраторов, сумматора, блока извлечения квадратного корня, делителя, умножителя и источника опорного напряжения, при этом выходы управляемых фазовращателей соединены, соответственно, с первым и вторым входами формирователя обратной связи, выход которого соединен с входом первого управляемого фазовращателя, а выходы генератора ортогональных сигналов соединены с соответствующими выходами первого и второго управляемых фазовращателей.
Устройство предназначено для формирования только квадратурных гармонических сигналов.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства и получение на его выходах квадратурных сигналов треугольной и прямоугольной формы с высокими метрологическими характеристиками.
Технический результат, достигаемый при осуществлении полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей, получении на выходах управляемого генератора квадратурных сигналов треугольной и прямоугольной формы с высокими метрологическими характеристиками.
Указанный технический результат достигается тем, что в управляемый генератор, содержащий первый и второй перемножители, первый и второй интеграторы, первый и второй операционные усилители, а также первый и второй резисторы, причем входы первого и второго интеграторов подключены к выходам, соответственно, первого и второго перемножителей, управляющие входы которых соединены с управляющей шиной, при этом неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, один вывод первого резистора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с первым выходом управляемого генератора, один вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен со вторым выходом управляемого генератора, дополнительно введены двухканальный стабилизатор амплитуды, инвертор, первый и второй двуханодные стабилитроны, причем выходы первого и второго интеграторов соединены, соответственно, с первым и вторым входами двухканального стабилизатора амплитуды, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с третьим и четвертым выходами управляемого генератора, первый и второй двуханодные стабилитроны включены, соответственно, между выходом и инвертирующим входом первого и второго операционных усилителей, при этом выход первого операционного усилителя соединен с информационным входом второго перемножителя, выход второго операционного усилителя соединен с входом инвертора, к выходу которого подключен информационный вход первого перемножителя, а свободные выводы первого и второго резисторов подключены, соответственно к первому и второму выходам двухканального стабилизатора амплитуды.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна».
Введение в предлагаемое устройство двухканального стабилизатора амплитуды, инвертора и двух двуханодных стабилитронов, а также организация новых связей между элементами позволило расширить функциональные возможности устройства и получить на выходах генератора квадратурные сигналы треугольной и прямоугольной формы с высокими метрологическими характеристиками.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где: фиг.1 - блок схема управляемого генератора; фиг.2 - графики, поясняющие принцип работы управляемого генератора.
Управляемый генератор квадратурных сигналов (фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 перемножители, первый 3 и второй 4 интеграторы, первый 5 и второй 6 операционные усилители, первый 7 и второй 8 резисторы, двухканальный стабилизатор амплитуды 9, инвертор 10, первый 11 и второй 12 двуханодные стабилитроны, причем входы первого 3 и второго 4 интеграторов подключены к выходам, соответственно, первого 1 и второго 2 перемножителей, управляющие входы которых соединены с управляющей шиной, при этом неинвертирующие входы операционных усилителей 5 и 6 соединены с общей шиной, один вывод первого резистора 7 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 5, выход которого соединен с первым выходом управляемого генератора, один вывод второго резистора 8 соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя 6, выход которого соединен со вторым выходом управляемого генератора, при этом выходы первого 3 и второго 4 интеграторов соединены, соответственно, с первым и вторым входами двухканального стабилизатора амплитуды 9, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с третьим и четвертым выходами управляемого генератора, первый 11 и второй 12 двуханодные стабилитроны включены, соответственно, между выходом и инвертирующим входом первого 5 и второго 6 операционных усилителей, при этом выход первого операционного усилителя 5 соединен с информационным входом второго перемножителя 2, выход второго операционного усилителя 6 соединен с входом инвертора 10, к выходу которого подключен информационный вход первого перемножителя 1, а свободные выводы первого 7 и второго 8 резисторов подключены, соответственно к первому и второму выходам двухканального стабилизатора амплитуды.
Работа предлагаемого управляемого генератора осуществляется следующим образом.
1
2
S1
S2
01
02
В установившемся режиме на первом и втором выходах управляемого генератора устанавливаются периодические биполярные колебания S(t) и S(t) прямоугольной формы (фиг.2), амплитудные значения U и U которых определяются рабочими значениями напряжений Е и Е стабилитронов 11 и 12.
V1
V2
1
2
У
2
На выходах перемножителей 1 и 2 амплитудные значения U и U сигналов V(t) и V(t) будут зависеть как от амплитуды сигналов на информационных входах этих перемножителей, так и от величины напряжения Е на управляющей шине генератора, причем полярность сигнала S(f) изменяется на противоположную с помощью инвертора 10.
1
2
1
2
Под действием управляемых биполярных прямоугольных сигналов V(t) и V(t) на выходах интеграторов 3 и 4 формируются линейно-изменяющиеся напряжения N(t) и N(t), причем сигналы на выходах интегратора начнут изменяться в противоположную сторону при скачкообразных изменениях соответствующих биполярных сигналов.
Частота формируемых сигналов, как прямоугольных, так и линейно-изменяющихся может быть определена с помощью следующего выражения:
,
У
0
где f - частота формируемых сигналов; Е - величина управляющего напряжения; E - пороговое значение стабилитронов; m - масштабный коэффициент умножителей 1 и 2; Т - постоянная времени интеграторов 3 и 4.
S3
S4
3
4
0
S30
S40
1
2
В области низких и инфранизких частот, то есть при значительных периодах формируемых сигналов, точность интегрирования понижается из-за влияния дестабилизирующих факторов, например, напряжения смещения. Для устранения подобного эффекта используется двухканальный стабилизатор амплитуды, который не позволяет за время формирования низкочастотного сигнала изменить его амплитуду. Амплитудные значения U и U сигналов S(t) и S(t) на выходах блока стабилизатора амплитуды 9, а, следовательно, и на выходах управляемого генератора в этом случае всегда будут приведены к нормированным значениям U=U=U даже при изменении амплитудных значений сигналов N(t) и N(t)в широких пределах.
1
2
3
4
2
4
1
2
Таким образом, на первом и втором выходах управляемого генератора формируются прямоугольные биполярные сигналы S(t) и S(t), а на третьем и четвертом выходах - линейно-изменяющиеся сигналы S(t) и S(t), причем сигналы S(t) и S(t) сдвинуты по отношению к соответствующим сигналам S(t) и S(t) на 90 электрических градусов.
Использование предлагаемой полезной модели позволит расширить функциональные возможности устройства и получить на выходах управляемого генератора квадратурные сигналы треугольной и прямоугольной формы с высокими метрологическими характеристиками.