RU2568771C1 - Phase shifter of triangular waveform - Google Patents

Phase shifter of triangular waveform Download PDF

Info

Publication number
RU2568771C1
RU2568771C1 RU2015103748/08A RU2015103748A RU2568771C1 RU 2568771 C1 RU2568771 C1 RU 2568771C1 RU 2015103748/08 A RU2015103748/08 A RU 2015103748/08A RU 2015103748 A RU2015103748 A RU 2015103748A RU 2568771 C1 RU2568771 C1 RU 2568771C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
signal
phase shifter
Prior art date
Application number
RU2015103748/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Степанович Дубровин
Алексей Михайлович Зюзин
Original Assignee
Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" filed Critical Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений"
Priority to RU2015103748/08A priority Critical patent/RU2568771C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2568771C1 publication Critical patent/RU2568771C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: phase shifter of triangular waveform contains two pulse shapers, the logic circuit, two switches, two adders and the amplitude sensor.
EFFECT: formation of triangular waveform shifted by 90 degrees with reference to its input triangular waveform, the frequency and amplitude of which can be changed in a wide range.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и вычислительной техники и может быть использовано в радиолокации, в преобразователях "напряжение-временной интервал", широтно-импульсных модуляторах, устройствах временной задержки и т.д.The invention relates to the field of radio engineering and computer engineering and can be used in radar, in voltage-time interval converters, pulse-width modulators, time delay devices, etc.

Известно устройство [1], содержащее фазосдвигающий элемент, управляемый (по модулю и знаку коэффициента передачи) делитель напряжения, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй фазовые детекторы, первый и второй интеграторы и управляемый усилитель, при этом вход устройства соединен с входом фазосдвигающего элемента, первым входом управляемого делителя напряжения, первыми входами второго и третьего сумматоров и первого фазового детектора, а выходы фазосдвигающего элемента и управляемого делителя напряжения соединены с входами первого сумматора, выход которого соединен с входами первого фазового детектора и управляемого усилителя, выход которого соединен с выходом устройства и вторыми входами второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с входами второго фазового детектора, выход которого через второй интегратор соединен с управляющим входом управляемого усилителя, причем первый интегратор включен между выходом первого фазового детектора и вторым входом управляемого делителя напряжения.A device [1] is known, which contains a phase-shifting element, a voltage divider (modulo and sign of the transmission coefficient), a first, second and third adders, first and second phase detectors, first and second integrators and a controlled amplifier, while the input of the device is connected to the input phase-shifting element, the first input of the controlled voltage divider, the first inputs of the second and third adders and the first phase detector, and the outputs of the phase-shifting element and the controlled voltage divider are connected to the inputs the first adder, the output of which is connected to the inputs of the first phase detector and the controlled amplifier, the output of which is connected to the output of the device and the second inputs of the second and third adders, the outputs of which are connected to the inputs of the second phase detector, the output of which is connected through the second integrator to the control input of the controlled amplifier, moreover, the first integrator is connected between the output of the first phase detector and the second input of the controlled voltage divider.

При подаче на вход гармонических колебаний на выходе устройства также формируются гармонические колебания, но сдвинутые по отношению к входным на 90 электрических градусов. Устройство не может работать с входными сигналами, форма которых отличается от гармонических.When harmonic oscillations are applied to the input, harmonic oscillations are also generated at the device output, but shifted by 90 electrical degrees relative to the input ones. The device cannot work with input signals whose form differs from harmonic ones.

Известно устройство [2], содержащее входной и выходной операционные усилители, диодный ограничитель, первый, второй, третий и четвертый резисторы, входную шину и шину управления, которая соединена с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с входной шиной, между которой и неинвертирующим входом второго операционного усилителя включен первый резистор, второй резистор включен между шиной управления инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с выходной шиной, при этом третий резистор включен между выходом диодного ограничителя и неинвертирующим входом второго операционного усилителя, между выходом и инвертирующим входом которого включен четвертый резистор.A device [2] is known that contains input and output operational amplifiers, a diode limiter, first, second, third and fourth resistors, an input bus and a control bus that is connected to the inverting input of the first operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the input bus, between which and a non-inverting input of the second operational amplifier includes a first resistor, a second resistor is connected between the control bus of the inverting input of the second operational amplifier, the output of which is connected to the output second bus, said third resistor connected between the output of the diode limiter and the non-inverting input of the second operational amplifier, between the output and the inverting input of which a fourth resistor is included.

Недостатком данного устройства является низкая точность установки фиксированного фазового сдвига вследствие возможных изменений амплитуды напряжения треугольной формы и величины управляющего напряжения.The disadvantage of this device is the low accuracy of the installation of a fixed phase shift due to possible changes in the amplitude of the voltage of a triangular shape and the magnitude of the control voltage.

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является принятый за прототип удвоитель частоты сигнала [3], содержащий источник управляющего напряжения, первый и второй формирователи импульсов, выполненные из компараторов, логическую схему, первый и второй коммутаторы, сумматор и интегратор, включенный между выходом первого коммутатора и первой выходной шиной, при этом выход интегратора соединен с входами первого и второго формирователей импульсов и вторым входом сумматора, к выходу которого подключен первый вход второго коммутатора, второй вход которого соединен с выходом логической схемы, первый вход которой соединен с первым входом сумматора, причем к выходу второго формирователя подключены вторые входы первого коммутатора и логической схемы, вторая выходная шина соединена с выходом второго коммутатора, а первый вход первого коммутатора подключен к выходу источника управляющего напряжения.The closest device to the claimed invention in terms of essential features is the signal frequency doubler [3] adopted as a prototype, comprising a control voltage source, first and second pulse shapers made of comparators, a logic circuit, first and second switches, an adder and an integrator included between the output of the first switch and the first output bus, while the output of the integrator is connected to the inputs of the first and second pulse shapers and the second input of the adder, to the output of which the first input of the second switch is connected, the second input of which is connected to the output of the logic circuit, the first input of which is connected to the first input of the adder, the second inputs of the first switch and the logic circuit connected to the output of the second shaper, the second output bus connected to the output of the second switch, and the first the input of the first switch is connected to the output of the control voltage source.

Устройство работает в автоколебательном режиме и формирует на своих выходах сигналы треугольной формы, сдвинутые относительно друг друга на 90 электрических градусов.The device operates in self-oscillating mode and generates triangular-shaped signals at its outputs, shifted by 90 electrical degrees relative to each other.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства путем получения на его выходе сигнала треугольной формы, сдвинутого по отношению к входному сигналу треугольной формы на 90 электрических градусов, частота и амплитуда которого могут изменяться в широких пределах.The problem to which the invention is directed is to expand the functionality of the device by receiving at its output a triangular-shaped signal shifted 90 degrees from the input triangular-shaped signal, the frequency and amplitude of which can vary widely.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем получения на его выходе сигнала треугольной формы, сдвинутого по отношению к входному сигналу треугольной формы на 90 электрических градусов, частота и амплитуда которого могут изменяться в широких пределах.The technical result achieved by the implementation of the invention is to expand the functionality of the device by receiving at its output a triangular-shaped signal shifted 90 degrees from the input triangular-shaped signal, the frequency and amplitude of which can vary widely.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в фазовращателе сигнала треугольной формы, содержащем первый и второй формирователи импульсов, логическую схему, первый и второй коммутаторы и сумматор, к выходу которого подключен второй вход второго коммутатора, выход которого соединен с выходом фазовращателя сигнала треугольной формы, входная шина которого соединена с входами первого и второго формирователей импульсов и вторым входом сумматора, при этом к выходу первого формирователя импульсов подключен первый вход логической схемы, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя импульсов и вторым входом первого коммутатора, дополнительно введены датчик амплитуды и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом логической схемы и вторым входом датчика амплитуды, первый вход которого соединен с входной шиной фазовращателя сигнала треугольной формы, при этом выход датчика амплитуды соединен с первым входом первого коммутатора, к выходу которого подключен первый вход сумматора, причем первый вход второго коммутатора подключен к выходу второго сумматора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the phase shifter of the signal is a triangular shape, containing the first and second pulse shapers, a logic circuit, the first and second switches and an adder, the output of which is connected to the second input of the second switch, the output of which is connected to the output of the phase shifter of the signal forms, the input bus of which is connected to the inputs of the first and second pulse shapers and the second input of the adder, while to the output of the first pulse shaper under the first input of the logic circuit is connected, the second input of which is connected to the output of the second pulse shaper and the second input of the first switch; an amplitude sensor and a second adder are additionally introduced, the first input of which is connected to the output of the logic circuit and the second input of the amplitude sensor, the first input of which is connected to the input bus the phase shifter of the signal is triangular in shape, while the output of the amplitude sensor is connected to the first input of the first switch, the output of which is connected to the first input of the adder, and the first input of the second to The switch is connected to the output of the second adder, the second input of which is connected to the voltage reference bus.

Датчик амплитуды может быть выполнен из вычислителя модуля, устройства выборки-хранения и одновибратора, вход которого соединен со вторым входом датчика амплитуды, первый вход которого соединен с входом вычислителя модуля, к выходу которого подключен первый вход устройства выборки-хранения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, при этом выход устройства выборки-хранения соединен с выходом датчика амплитуды.The amplitude sensor can be made of a module calculator, a sampling-storage device and a single-vibrator, the input of which is connected to the second input of the amplitude sensor, the first input of which is connected to the input of the module calculator, to the output of which the first input of the sampling-storage device, the second input of which is connected to the output of the one-shot, while the output of the sample-storage device is connected to the output of the amplitude sensor.

Первый формирователь импульсов может быть выполнен из операционного усилителя, третьего сумматора, двуханодного стабилитрона и конденсатора, включенного между общей шиной и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя, при этом двуханодный стабилитрон включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, а выход третьего сумматора соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с первым входом третьего сумматора.The first pulse shaper may be made of an operational amplifier, a third adder, a two-anode zener diode and a capacitor connected between a common bus and an inverting input of an operational amplifier, a non-inverting input of which is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the operational amplifier, while the two-anode a zener diode is connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, and the output of the third adder is connected to the output of the first impu sov, whose input is connected to the first input of the third adder.

Второй формирователь импульсов может быть выполнен из усилителя-ограничителя, логическая схема может быть выполнена из логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», а первый и второй коммутаторы - из перемножителей.The second pulse shaper may be made of an amplifier-limiter, the logic circuit may be made of an exclusive OR circuit, and the first and second switches may be made of multipliers.

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 заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Введение в предлагаемое устройство датчика амплитуды и второго сумматора, а также организация новых связей между функциональными элементами позволили расширить функциональные возможности устройства путем получения на его выходе сигнала треугольной формы, сдвинутого по отношению к входному сигналу треугольной формы на 90 электрических градусов, частота и амплитуда которого могут изменяться в широких пределах.The introduction of the amplitude sensor and the second adder into the proposed device, as well as the organization of new connections between the functional elements, made it possible to expand the device’s functionality by receiving at its output a triangular-shaped signal shifted by 90 electrical degrees with respect to the triangular-shaped input, the frequency and amplitude of which can vary widely.

Изобретение поясняется структурной схемой фазовращателя сигнала треугольной формы (фиг. 1) и графиками (фиг. 2, фиг. 3), поясняющими принцип работы фазовращателя сигнала треугольной формы.The invention is illustrated by the structural diagram of the phase shifter of the signal of a triangular shape (Fig. 1) and graphs (Fig. 2, Fig. 3), explaining the principle of operation of the phase shifter of a signal of a triangular shape.

Фазовращатель сигнала треугольной формы (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 формирователи импульсов, логическую схему 3, первый 4 и второй 5 коммутаторы, сумматор 6, датчик амплитуды 7 и второй сумматор 8, к выходу которого подключен первый вход второго коммутатора 5, выход которого соединен с выходом фазовращателя сигнала треугольной формы, входная шина которого соединена со вторым входом сумматора 6, первым входом датчика амплитуды 7, входом первого формирователя 1 и входом второго формирователя импульсов 2, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора 4 и вторым входом логической схемы 3, выход которой соединен с первым входом второго сумматора 8 и вторым входом датчика амплитуды 7, выход которого соединен с первым входом первого коммутатора 4, к выходу которого подключен первый вход сумматора 6, выход которого соединен со вторым входом второго коммутатора 5, при этом второй вход второго сумматора 8 соединен с шиной опорного напряжения.The phase shifter of the triangular signal (Fig. 1) contains the first 1 and second 2 pulse shapers, logic 3, the first 4 and second 5 switches, an adder 6, an amplitude sensor 7 and a second adder 8, to the output of which the first input of the second switch 5 is connected, the output of which is connected to the output of a phase shifter of a triangular waveform, the input bus of which is connected to the second input of the adder 6, the first input of the amplitude sensor 7, the input of the first driver 1 and the input of the second driver 2, the output of which is connected to the second the first switch 4 and the second input of the logic circuit 3, the output of which is connected to the first input of the second adder 8 and the second input of the amplitude sensor 7, the output of which is connected to the first input of the first switch 4, the output of which is connected to the first input of the adder 6, the output of which is connected to the second input of the second switch 5, while the second input of the second adder 8 is connected to the voltage reference bus.

Датчик амплитуды 7 может быть выполнен из вычислителя модуля 9, устройства выборки-хранения 10 и одновибратора 11, вход которого соединен со вторым входом датчика амплитуды 7, первый вход которого соединен с входом вычислителя модуля 9, к выходу которого подключен первый вход устройства выборки-хранения 10, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 11, при этом выход устройства выборки-хранения 10 соединен с выходом датчика амплитуды 7.Amplitude sensor 7 can be made from a calculator of module 9, a sample-storage device 10 and a single-vibrator 11, the input of which is connected to the second input of the amplitude sensor 7, the first input of which is connected to the input of the calculator of module 9, to the output of which the first input of the sample-storage device is connected 10, the second input of which is connected to the output of the single-shot 11, while the output of the sample-storage device 10 is connected to the output of the amplitude sensor 7.

Первый формирователь импульсов 1 может быть выполнен из операционного усилителя 12, третьего сумматора 13, двуханодного стабилитрона 14 и конденсатора 15, включенного между общей шиной и инвертирующим входом операционного усилителя 12, неинвертирующий вход которого соединен с первым входом третьего сумматора 13, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя 12, при этом двуханодный стабилитрон 14 включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 12, а выход третьего сумматора 13 соединен с выходом первого формирователя импульсов 1, вход которого соединен с первым входом третьего сумматора 13.The first pulse shaper 1 can be made of an operational amplifier 12, a third adder 13, a two-anode zener diode 14, and a capacitor 15 connected between a common bus and an inverting input of an operational amplifier 12, the non-inverting input of which is connected to the first input of the third adder 13, the second input of which is connected to the output of the operational amplifier 12, while the two-anode zener diode 14 is connected between the inverting input and the output of the operational amplifier 12, and the output of the third adder 13 is connected to the output of the first pho pulse rider 1, the input of which is connected to the first input of the third adder 13.

Второй формирователь импульсов 2 может быть выполнен из усилителя-ограничителя, логическая схема 3 может быть выполнена из логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», а первый 4 и второй 5 коммутаторы - из перемножителей.The second pulse shaper 2 can be made of an amplifier-limiter, the logic circuit 3 can be made of the logic circuit EXCLUSIVE OR, and the first 4 and second 5 switches are made of multipliers.

Фазовращатель сигнала треугольной формы работает следующим образом.The phase shifter of the triangular waveform operates as follows.

Периодический сигнал N1(t) треугольной формы (фиг. 2, а) с амплитудным значением А, поступающий на входную шину фазовращателя, поступает также на вход первого формирователя импульсов 1 (фиг. 1), выполненного из операционного усилителя 12, сумматора 13, двуханодного стабилитрона 14 и конденсатора 15.A periodic signal N 1 (t) of a triangular shape (Fig. 2, a) with an amplitude value A fed to the input bus of the phase shifter is also fed to the input of the first pulse shaper 1 (Fig. 1) made of operational amplifier 12, adder 13, two-anode zener diode 14 and capacitor 15.

Коэффициент усиления (по постоянному току) операционного усилителя 12 может достигать очень больших значений (K0≥1*106), поэтому соответствующие напряжения е1(t) и e2(t), присутствующие на инвертирующем и неинвертирующем входах, будут примерно равны, то есть е1(t)≈е2(t). На неинвертирующий вход операционного усилителя 12 поступает сигнал N1(t), поэтому практически такой же сигнал будет присутствовать и на инвертирующем входе операционного усилителя 12.The gain (constant current) of the operational amplifier 12 can reach very large values (K 0 ≥1 * 10 6 ), so the corresponding voltages e 1 (t) and e 2 (t) present on the inverting and non-inverting inputs will be approximately equal , i.e., e 1 (t) ≈ е 2 (t). The non-inverting input of the operational amplifier 12 receives a signal N 1 (t), therefore, almost the same signal will be present at the inverting input of the operational amplifier 12.

Но при больших значениях K0 очень маленькой разницы в сигналах δ(t)=e2(t)-e1(t) достаточно для того, чтобы напряжение на выходе усилителя 12 стремилось очень быстро достичь напряжения насыщения операционного усилителя 12.But for large values of K 0, a very small difference in the signals δ (t) = e 2 (t) -e 1 (t) is sufficient for the voltage at the output of amplifier 12 to very quickly reach the saturation voltage of operational amplifier 12.

В силу того что в цепи обратной связи (между выходом и инвертирующим входом усилителя 12) включен двуханодный стабилитрон, то на нем формируется (фиг. 2, а) биполярный сигнал прямоугольной формы UZ(t) с напряжениями ограничения U0l и U02, определяемыми параметрами двуханодного стабилитрона 14.Due to the fact that in the feedback circuit (between the output and the inverting input of the amplifier 12) a two-anode zener diode is connected, a bipolar rectangular signal U Z (t) with limiting voltages U 0l and U 02 is formed on it (Fig. 2a ) determined by the parameters of the two-anode zener diode 14.

В этом случае на выходе операционного усилителя 12 формируется (фиг. 2, б) сигнал U(t), значения которого скачкообразно изменяются в моменты, соответствующие максимальным (экстремальным) значениям входного сигнала N1(t). Таким образом, формирователь импульсов 1 представляет собой не что иное, как экстрематор, то есть устройство, вырабатывающее сигнал с резкоизменяющимися значениями в моменты, соответствующие экстремальным значениям входного сигнала экстрематора.In this case, at the output of the operational amplifier 12, a signal U (t) is generated (Fig. 2b), the values of which change stepwise at the moments corresponding to the maximum (extreme) values of the input signal N 1 (t). Thus, the pulse shaper 1 is nothing more than an extremator, that is, a device that generates a signal with abruptly changing values at moments corresponding to the extreme values of the input signal of the extremator.

Примем, что напряжения стабилизации U01 и U02 двуханодного стабилитрона 14 равны, то есть U01=U02=U0, тогда значения L1 и L2 (фиг. 2, б) формируемого сигнала U(t) будут равныWe assume that the stabilization voltages U 01 and U 02 of the two-anode zener diode 14 are equal, that is, U 01 = U 02 = U 0 , then the values of L 1 and L 2 (Fig. 2, b) of the generated signal U (t) will be equal

Figure 00000001
Figure 00000001

Уровни L3 и L4, до которых происходит скачкообразное изменение сигнала U(t), определяются следующим образомThe levels L 3 and L 4 , to which there is an abrupt change in the signal U (t), are determined as follows

Figure 00000002
Figure 00000002

Для нахождения аналитических выражений сигналов N1(t) и U(t) используем общее выражение для прямой y=kx+b, проходящей через две точки с координатами (x1, y1) и (x2, y2)To find the analytical expressions of the signals N 1 (t) and U (t) we use the general expression for the line y = kx + b passing through two points with coordinates (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 )

Figure 00000003
Figure 00000003

где х - текущее значение угла в радианах.where x is the current value of the angle in radians.

При х=π сигнал U(t) скачком изменяет свое значение (фиг. 2, б) с уровня L1 до значения L3, а при х=2π (х=0) значения сигнала изменяются до уровня L4.At x = π, the signal U (t) abruptly changes its value (Fig. 2b) from the level L 1 to the value L 3 , and at x = 2π (x = 0) the signal values change to the level L 4 .

Подставив в (3) координаты двух граничных точек [х1=0, y1=-А; х2=π, y2=А], получимSubstituting in (3) the coordinates of the two boundary points [x 1 = 0, y 1 = -A; x 2 = π, y 2 = A], we obtain

Figure 00000004
Figure 00000004

Подставив в (3) координаты граничных точек [х1=0, y1=L4; х2=π/2, y2=L1] для сигнала U(t), получимSubstituting in (3) the coordinates of the boundary points [x 1 = 0, y 1 = L 4 ; x 2 = π / 2, y 2 = L 1 ] for the signal U (t), we obtain

Figure 00000005
Figure 00000005

На выходе сумматора 13 формируется (фиг. 2, в) сигналThe output of the adder 13 is formed (Fig. 2, c) a signal

Figure 00000006
Figure 00000006

где k31 и k32 - коэффициенты передачи сумматора 13, соответственно, по первому и второму входам.where k 31 and k 32 are the transfer coefficients of the adder 13, respectively, at the first and second inputs.

Подставив (4) и (5) в уравнение (6), получимSubstituting (4) and (5) into equation (6), we obtain

Figure 00000007
Figure 00000007

При k31=k32=k3 выражение (7) упрощаетсяWhen k 31 = k 32 = k 3, expression (7) is simplified

Figure 00000008
Figure 00000008

Для второго интервала х∈[π;2π] уравнения для сигналов N1(t) и U(t) примут следующие выраженияFor the second interval x∈ [π; 2π], the equations for signals N 1 (t) and U (t) will take the following expressions

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Подставив (8) и (9) в уравнение (6), получимSubstituting (8) and (9) into equation (6), we obtain

Figure 00000011
Figure 00000011

При равенстве коэффициентов k31=k32=k3 получимWith the equality of the coefficients k 31 = k 32 = k 3 we get

Figure 00000012
Figure 00000012

Анализ (8) и (12) показывает, что на первом интервале x∈[0;π] сигнал K1(х) принимает постоянное значение положительной полярности, не зависящее от текущего значения угла x, а на втором интервале х∈[π;2π] формируется постоянный сигнал отрицательной полярности (фиг. 2, в).Analysis of (8) and (12) shows that in the first interval x∈ [0; π] the signal K 1 (x) takes a constant value of positive polarity, independent of the current value of the angle x, and in the second interval x∈ [π; 2π], a constant signal of negative polarity is formed (Fig. 2, c).

Для получения нормированных амплитудных значений

Figure 00000013
, равных единице, необходимо выполнить условиеTo obtain normalized amplitude values
Figure 00000013
equal to unity, it is necessary to fulfill the condition

Figure 00000014
Figure 00000014

Из (13) следует, что нормированное значение

Figure 00000015
может быть получено при любых значениях напряжений двуханодного стабилитрона 14, при этом необходимо выполнить лишь одно условие, что k3=1/U0.It follows from (13) that the normalized value
Figure 00000015
can be obtained at any voltage values of the two-anode zener diode 14, and it is necessary to fulfill only one condition that k 3 = 1 / U 0 .

Таким образом, на выходе сумматора 13, а следовательно, и на выходе первого формирователя импульсов 1 образуется (фиг. 2, в) биполярный сигнал прямоугольной формы K1(t), поступающий на первый вход логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 3, на второй вход которой подается (фиг. 2, г) с выхода второго формирователя 2 биполярный сигнал прямоугольной формы K2(t).Thus, at the output of the adder 13, and consequently, at the output of the first pulse shaper 1, a rectangular bipolar signal K 1 (t) is generated (Fig. 2, c), which is fed to the first input of the EXCLUSIVE OR circuit 3, to the second the input of which is supplied (Fig. 2, d) from the output of the second driver 2, a rectangular bipolar signal K 2 (t).

Формирователь импульсов 2 может быть выполнен, например, из усилителя-ограничителя, с нормированными амплитудными значениями, равными единице (фиг. 2, г).The pulse shaper 2 can be performed, for example, from an amplifier-limiter, with normalized amplitude values equal to unity (Fig. 2, d).

На выходе логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 3 формируется (фиг. 2, д) последовательность однополярных импульсов F(t) с нормированным амплитудным значением, равным единице.At the output of the “EXCLUSIVE OR” logic circuit 3, a sequence of unipolar pulses F (t) with a normalized amplitude value equal to one is formed (Fig. 2e).

Датчик амплитуды 7 выполнен из вычислителя модуля 9, устройства выборки-хранения 10 и одновибратора 11. На первый вход датчика амплитуды 7 поступает (фиг. 1) сигнал N1(t), а на второй вход - сигнал F(t) с выхода логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 3.Amplitude sensor 7 is made of a calculator of module 9, a sample-storage device 10 and a single-vibrator 11. At the first input of amplitude sensor 7, signal N 1 (t) is received (Fig. 1), and signal F (t) from the logic output is received at the second input EXCLUSIVE OR schemes 3.

Одновибратор 11, входящий в состав датчика амплитуды 7, срабатывает по переднему фронту импульсов F(t), поступающих на его вход. На выходе одновибратора формируются (фиг. 2, е) узкие стробирующие импульсы D(t), поступающие на второй вход устройства выборки-хранения 10, на первый вход которого поступает (фиг. 2, ж) с выхода вычислителя модуля 9 сигнал M(t).The one-shot 11, which is part of the amplitude sensor 7, is triggered on the leading edge of the pulses F (t) received at its input. At the output of the single-vibrator, narrow gating pulses D (t) are formed (Fig. 2f), which are fed to the second input of the sampling-storage device 10, the first input of which (Fig. 2g) receives the signal M (t )

Стробирующие импульсы D(t) поступают на вход устройства выборки-хранения 10 в моменты времени, соответствующие максимальным значениям сигнала M(t). Таким образом, на выходе устройства выборки-хранения 10, а следовательно, и на выходе датчика амплитуды 7, формируется постоянное напряжение Em, величина которого в точности равна амплитудному значению А входного сигнала N1(t), то есть Em=А.The strobe pulses D (t) are input to the sample-storage device 10 at time points corresponding to the maximum values of the signal M (t). Thus, at the output of the sample-storage device 10, and hence at the output of the amplitude sensor 7, a constant voltage E m is formed , the value of which is exactly equal to the amplitude value A of the input signal N 1 (t), that is, E m = A.

Поскольку опрос устройства выборки-хранения 10 происходит дважды (фиг. 2, е) за период входного сигнала N1(t), то датчик амплитуды 7 обладает повышенным быстродействием и может работать в диапазоне низких и инфранизких частот входных сигналов, что является его достоинством.Since the interrogation of the sample-storage device 10 occurs twice (Fig. 2f) for the period of the input signal N 1 (t), the amplitude sensor 7 has a high speed and can operate in the low and infra-low frequencies of the input signals, which is its advantage.

Формирование сигнала треугольной формы N2(t), сдвинутого на 90 электрических градусов по отношению входного сигнала N1(t), происходит (фиг. 3) следующим образом.The formation of a triangular waveform N 2 (t), shifted by 90 electrical degrees with respect to the input signal N 1 (t), occurs (Fig. 3) as follows.

Амплитуда А входного сигнала N1(t) может изменяться в широком диапазоне (фиг. 3, а), амплитуда биполярного сигнала прямоугольной формы K2(t) всегда равна нормированному значению (фиг. 3, б), поэтому переключатель 4, выполненный, например, из умножителя, производит формирование сигнала R(t), амплитуда которого всегда будет равна (фиг. 3, в) амплитуде входного сигнала N1(t), то есть Em=А.The amplitude A of the input signal N 1 (t) can vary in a wide range (Fig. 3, a), the amplitude of a rectangular bipolar signal K 2 (t) is always equal to the normalized value (Fig. 3, b), so switch 4, made for example, from the multiplier, the signal R (t) is generated, the amplitude of which will always be equal to (Fig. 3, c) the amplitude of the input signal N 1 (t), that is, E m = A.

На входы первого сумматора 6 поступают сигналы N1(t) и R(t), в результате суммирования которых на его выходе формируется (фиг. 3, г) сигналThe inputs of the first adder 6 receives signals N 1 (t) and R (t), as a result of the summation of which at its output a signal is generated (Fig. 3, d)

Figure 00000016
Figure 00000016

где k11 и k12 - коэффициенты передачи сумматора 6, соответственно, по первому и второму входам.where k 11 and k 12 are the transfer coefficients of the adder 6, respectively, at the first and second inputs.

Второй сумматор 8 выполняет роль преобразователя уровня сигнала. На первый вход сумматора 8 поступает последовательность однополярных прямоугольных импульсов (фиг. 2, д), а на второй вход - постоянное опорное напряжение Е0 отрицательной полярности. На выходе сумматора 8 формируется (фиг. 3, д) сигналThe second adder 8 acts as a signal level Converter. The first input of the adder 8 receives a sequence of unipolar rectangular pulses (Fig. 2, e), and the second input is a constant reference voltage E 0 of negative polarity. The output of the adder 8 is formed (Fig. 3, d) signal

Figure 00000017
Figure 00000017

где k21 и k22 - коэффициенты передачи сумматора 8, соответственно, по первому и второму входам.where k 21 and k 22 are the transfer coefficients of the adder 8, respectively, at the first and second inputs.

При k2l=2, k22=1 и Е0=-1When k 2l = 2, k 22 = 1 and E 0 = -1

Figure 00000018
Figure 00000018

на выходе преобразователя уровня сигнала будет сформирован биполярный сигнал прямоугольной формы S1(t) с нормированными амплитудными значениями, равными единице.a rectangular bipolar signal S 1 (t) with normalized amplitude values equal to unity will be generated at the output of the signal level converter.

С помощью коммутатора 5, который может быть выполнен, например, из перемножителя, формируется (фиг. 3, е) сигнал N2(t)=S1(t)·S2(t), сдвинутый по фазе на 90 электрических градусов по отношению к входному сигналу N1(t).Using a switch 5, which can be made, for example, from a multiplier, a signal N 2 (t) = S 1 (t) · S 2 (t) is formed (Fig. 3f), phase-shifted by 90 electrical degrees relative to the input signal N 1 (t).

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности устройства путем получения на его выходе сигнала треугольной формы, сдвинутого по отношению к входному сигналу треугольной формы на 90 электрических градусов, частота и амплитуда которого могут изменяться в широких пределах.Using the present invention will expand the functionality of the device by receiving at its output a signal of a triangular shape, shifted relative to the input signal of a triangular shape by 90 electrical degrees, the frequency and amplitude of which can vary widely.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №1800386, G01R 25/04. Пархоменко Н.Г, Боташев Б.М. Устройство сдвига фазы на 90°, заявл. 24.01.1991, опубл. 07.03.1993. Бюл. №9.1. A.S. USSR No. 1800006, G01R 25/04. Parkhomenko N.G., Botashev B.M. 90 ° phase shift device 01.24.1991, publ. 03/07/1993. Bull. No. 9.

2. А.с. СССР №822326, H03K 4/06. Авербух В.Д. Устройство для управления фазой напряжения треугольной формы, заявл. 29.07.1977, опубл. 15.04.1981. Бюл. №14.2. A.S. USSR No. 822326, H03K 4/06. Averbukh V.D. Device for controlling the phase of the voltage of a triangular shape, decl. 07/29/1977, publ. 04/15/1981. Bull. Number 14.

3. А.с. СССР №1480087, Н03В 27/00. Бегалов В.А., Таланкин А.А., Черных И.В. Управляемый двухфазный генератор треугольных колебаний, заявл. 28.10.1987, опубл. 15.05.1989. Бюл. №18 (прототип).3. A.S. USSR No. 1480087, Н03В 27/00. Begalov V.A., Talankin A.A., Chernykh I.V. Controlled two-phase triangular oscillator 10.28.1987, publ. 05/15/1989. Bull. No. 18 (prototype).

Claims (4)

1. Фазовращатель сигнала треугольной формы, содержащий первый и второй формирователи импульсов, логическую схему, первый и второй коммутаторы и сумматор, к выходу которого подключен второй вход второго коммутатора, выход которого соединен с выходом фазовращателя сигнала треугольной формы, входная шина которого соединена с входами первого и второго формирователей импульсов и вторым входом сумматора, при этом к выходу первого формирователя импульсов подключен первый вход логической схемы, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя импульсов и вторым входом первого коммутатора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик амплитуды и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом логической схемы и вторым входом датчика амплитуды, первый вход которого соединен с входной шиной фазовращателя сигнала треугольной формы, при этом выход датчика амплитуды соединен с первым входом первого коммутатора, к выходу которого подключен первый вход сумматора, причем первый вход второго коммутатора подключен к выходу второго сумматора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения.1. The phase shifter of the signal of a triangular shape, containing the first and second pulse shapers, a logic circuit, the first and second switches and an adder, the output of which is connected to the second input of the second switch, the output of which is connected to the output of the phase shifter of the signal of a triangular shape, the input bus of which is connected to the inputs of the first and the second pulse shaper and the second input of the adder, while the output of the first pulse shaper is connected to the first input of the logic circuit, the second input of which is connected to the output of the second pulse generator and the second input of the first switch, characterized in that it additionally includes an amplitude sensor and a second adder, the first input of which is connected to the output of the logic circuit and the second input of the amplitude sensor, the first input of which is connected to the input bus of the phase shifter of the signal of triangular shape, while the output of the amplitude sensor is connected to the first input of the first switch, the output of which is connected to the first input of the adder, and the first input of the second switch is connected to the output of the second adder, the second the input of which is connected to the voltage reference bus. 2. Фазовращатель сигнала треугольной формы по п. 1, отличающийся тем, что датчик амплитуды выполнен из вычислителя модуля, устройства выборки-хранения и одновибратора, вход которого соединен со вторым входом датчика амплитуды, первый вход которого соединен с входом вычислителя модуля, к выходу которого подключен первый вход устройства выборки-хранения, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, при этом выход устройства выборки-хранения соединен с выходом датчика амплитуды.2. The phase shifter of the triangular waveform according to claim 1, characterized in that the amplitude sensor is made of a module calculator, a sample-storage device and a single-vibrator, the input of which is connected to the second input of the amplitude sensor, the first input of which is connected to the input of the module calculator, to the output of which the first input of the sample-storage device is connected, the second input of which is connected to the output of a single-shot, while the output of the sample-storage device is connected to the output of the amplitude sensor. 3. Фазовращатель сигнала треугольной формы по п. 1, отличающийся тем, что первый формирователь импульсов выполнен из операционного усилителя, третьего сумматора, двуханодного стабилитрона и конденсатора, включенного между общей шиной и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя, при этом двуханодный стабилитрон включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, а выход третьего сумматора соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с первым входом третьего сумматора.3. The phase shifter of the triangular waveform according to claim 1, characterized in that the first pulse shaper is made of an operational amplifier, a third adder, a two-anode zener diode and a capacitor connected between a common bus and an inverting input of an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the first input of the third adder , the second input of which is connected to the output of the operational amplifier, while the two-anode zener diode is connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, and the output is third first adder connected to the output of the first pulse generator having an input coupled to a first input of the third adder. 4. Фазовращатель сигнала треугольной формы по п. 1, отличающийся тем, что второй формирователь импульсов выполнен из усилителя-ограничителя, логическая схема выполнена из логической схемы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», а первый и второй коммутаторы выполнены из перемножителей. 4. The tri-phase signal phase shifter according to claim 1, characterized in that the second pulse shaper is made of an amplifier-limiter, the logic circuit is made of an EXCLUSIVE OR logic circuit, and the first and second switches are made of multipliers.
RU2015103748/08A 2015-02-04 2015-02-04 Phase shifter of triangular waveform RU2568771C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103748/08A RU2568771C1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Phase shifter of triangular waveform

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103748/08A RU2568771C1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Phase shifter of triangular waveform

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2568771C1 true RU2568771C1 (en) 2015-11-20

Family

ID=54598146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015103748/08A RU2568771C1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Phase shifter of triangular waveform

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2568771C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1480087A1 (en) * 1987-10-28 1989-05-15 Свердловский инженерно-педагогический институт Controlled two-phase generator of triangular waveforms
RU56031U1 (en) * 2006-03-15 2006-08-27 Михаил Николаевич Кулигин PHASE MODULATOR
RU104799U1 (en) * 2010-11-25 2011-05-20 Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (НОУ "СДНиТ") MANAGED GENERATOR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1480087A1 (en) * 1987-10-28 1989-05-15 Свердловский инженерно-педагогический институт Controlled two-phase generator of triangular waveforms
RU56031U1 (en) * 2006-03-15 2006-08-27 Михаил Николаевич Кулигин PHASE MODULATOR
RU104799U1 (en) * 2010-11-25 2011-05-20 Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (НОУ "СДНиТ") MANAGED GENERATOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2622866C1 (en) Triangular waveform generator
RU2568771C1 (en) Phase shifter of triangular waveform
RU2628255C1 (en) Frequency trebler
GB2041679A (en) Circuit arrangement for generating a frequency dependent signal
RU2536387C1 (en) Triangular signal former
RU2484547C1 (en) Phase difference relay
RU2625555C1 (en) Functional generator
RU2520409C2 (en) Converter for converting periodic signal to frequency and period
RU2555241C1 (en) Function generator
RU2554571C1 (en) Function generator
RU2577205C1 (en) Harmonic signal generator
RU2582557C1 (en) Function generator
RU206703U1 (en) FREQUENCY MORNER
RU104799U1 (en) MANAGED GENERATOR
RU2582556C1 (en) Functional quadrature signal generator
RU2628434C1 (en) Triangular waveform generator
RU206323U1 (en) HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER
RU158122U1 (en) NEUR-LIKE OSCILLATOR GENERATOR
RU206321U1 (en) HARMONIC FREQUENCY DOUBLER
RU2559722C1 (en) Period-voltage converter
RU2565472C1 (en) Frequency-voltage converter
RU206287U1 (en) FREQUENCY MORNER
RU211821U1 (en) AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER
RU205765U1 (en) ADDITIVE TRIANGULAR SIGNAL FORMER
RU212274U1 (en) PHASE-SENSITIVE AC TO DC VOLTAGE CONVERTER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170205