Opis patentowy opublikowano: 1985.09.30 Im. C1.J H03B5/00 Twórcawynalazku: Aleksander Orlowski Uprawniony z patentu: Instytut Lacznosci, Warszawa (Polska) Uklad generatora napiecia sinusoidalnego o komutowanej czestotliwosci Dziedzina techniki. Wynalazek dotyczy ukladu generatora lacznika sinusoidalnego o komuto¬ wanej czestotliwosci, za pomoca którego kod cyfrowy jest przeksztalcony na kod czasowo- czestotliwosciowy. Kod tworzony jest w ten sposób, ze kazdy z kolejno nastepujacych po sobie sygnalów na wyjsciu ukladu jest przebiegiem sinusoidalnym, którego czestotliwosc zalezy od cyfry podanej na wejsciu ukladu, przy czym kazdej cyfrze stanowiacej adres przyporzadkowanajest inna czestotliwosc generowanego sygnalu, a czas trwania sygnalu odpowiada czasowi wystepowania odpowiedniej liczby binarnej na wejsciu ukladu. Generator tego rodzaju znajduje zastosowanie w nadajniku selektywnego wywolania abonenta sieci rodiotelefonicznej,gdzie wywolanie to realizuje sie przez wyslanie sygnalu majacego postac sekwencji kolejno po sobie nastepujacych przebiegów sinusoidalnych, których czestotliwosci odpowiadaja kolejnym cyfrom numeru wzywanego abonenta*.Stan techniki. Znany jest z opisu patentowego U. S. A nr 3 427 569 uklad generatora fali sinusoidalnej, przelaczany za posrednictwem urzadzenia dostarczajacego sygnaly cyfrowe, do wytwarzania jednej z n mozliwych czestotliwosci roboczych. W ukladzie tym cewka indukcyjna równoleglego obwodu rezonansowego ma n-1 odczepów, przy czym poczatek cewkijest polaczony z pierwsza elektroda kondensatora, który stanowi pojemnosc obwodu rezonansowego, natomiast kazde z pozostalych wyprowadzen cewki jest podlaczone do kolektora jednego z n kluczy tranzy¬ storowych, tworzacych zespól elektronicznego przelaczenia czestotliwosci generowanej. Wybór tej czestotliwosci odbywa sie przez zwieranie odpowiednich odczepów cewki do bieguna napiecia zasilajacego, z którym jest polaczona druga elektroda kondensatora obwodu. Obwody baz kluczy tranzystorowych sa polaczone z wyjsciami urzadzenia cyfrowego selektora, sluzacego do wyboru jednej z n czestotliwosci roboczych. Selektor ten stanowi uklad do przetwarzania dowolnego, wielobitowego kodu, wykorzystywanego do transmisji lub przechowywania danych, na kod „1" z„n".W przypadku, gdy na wejsciu selektora pojawi sie adres nie nalezacy do przyjetego zbioru n cyfr, na wszystkich jego wyjsciach pojawia sie napiecie, które wprowadza klucze tranzystorowe w stan nieprzewodzenia, co powoduje przerwanie procesu generacji drgan.2 128733 j W przedstawionym ukladzie na skutek przelaczania czestotliwosci roboczej zmienia sie rezy¬ stancja dynamiczna obwodu rezonansowego a w zwiazku z tym zmienia sie równiez amplituda generowanych drgan. Ponadto sinusoidalny przebieg napiecia zostaje zaklócony, zwlaszcza gdy przelaczanie odczepu cewki nastepuje cyklicznie, po wytworzeniu klikudziesieciu okresów tej fali, tak jak to ma miejsce w nadajnikach selektywnego wywolania.Na pierwszy, generowany po kazdej przerwie, przebieg sinusoidalny naklada sie impuls spowodowany zamknieciem obwodu pradu stalego dla tranzystora wzmacniajacego w generato¬ rze. Takze na poczatku kazdej przerwy, na skutek przerwania tego obwodu pojawia sie skok napiecia, lecz o przeciwnej polaryzacji. Prócz tego w ukladzie generatora zostaje skrócony czas trwania elementu sygnalu pierwszego w danej sekwencji, poniewaz proces narastania drgan, przy braku poczatkowego pradu plynacego przez cewke, odbywa sie wedlug krzywej wykladniczej i trwa przez wiele okresów napiecia generowanego.Istota wynalazku. Celem wynalazku jest skompensowanie oddzialywania zmian rezystancji dynamicznej obwodu rezonansowego na amplitude napiecia wyjsciowego generatora przy zmianie czestotliwosci roboczej. Kompensacja ta zostala osiagnieta przez skokowa zmiane wydajnosci zródla pradowego pobudzajacego obwód rezonansowy generatora. W tym celu w ukladzie wzmac¬ niacza, równolegle do podstawowego zródla pradowego, dolaczono n dodatkowych zródel prado¬ wych wlaczanych za pomoca sterowanych kluczy. Jeden z zacisków kazdego z tych zródel polaczony jest bezposrednio z jednym zaciskiem zródla podstawowego, a drugi z zacisków dola¬ czony jest poprzez sterowany klucz. Obwód sterujacy tego klucza wraz z obwodem sterujacym drugiego klucza, wlaczajacego odpowiednio do komutowanej czestotliwosci wymagana indukcyj- nosc obwodu, sa dolaczone razem do jednego z n wyjsc selektora cyfrowego.Niezaleznie od kompensacji wplywu zmian rezystancji dynamicznej obwodu rezonansowego w ukladzie wedlug wynalazku stworzono warunki do uzyskania nieznieksztalconego napiecia wyjsciowego generatora. W tym celu do obwodu rezonansowego dolaczono dwa dodatkowe sterowane klucze, które sa wlaczane podczas przerw w generacji drgan. Pierwszy z nich, wlaczony pomiedzy koncem cewki obwodu rezonansowego a punktem wspólnym dla kluczy zespolu komu¬ tujacego odczepy cewki, tworzy obwód dla pradu stalego plynacego przez cewke. Dzieki temu jest mozliwe szybkie narastanie amplitudy drgan dla pierwszej, komutowanej w danej sekwencji, czestotliwosci. Drugi z dodatkowych kluczy dolaczony jest poprzez rezystor o odpowiednio dobranej wartosci, równolegle do kondensatora obwodu rezonansowego. Podczas przerw w pracy ukladu generacyjnego klucz ten wlacza, równolegle do obwodu rezonansowego, niska impedancje, uniemozliwiajac generowanie niepozadanych drgan.Ponadto zastosowanie obydwóch kluczy zapobiega wystepowaniu, w momencie rozpoczecia i zakonczenia cyklu generacji, zjawiska skoków napiecia wynikajacych ze stanów nieustalonych.Obwody sterujace obydwóch kluczy dodatkowych dolaczone sa do wyjscia bramki logicznej NOR, której kazde z n wejsc jest odpowiednio polaczone z jednym z wyjsc selektora. Funkcje sterujaca praca wymienionych dodatkowych kluczy stanowi wiec zanegowana suma logiczna stanu n wyjsc selektora.Zaleta ukladu jest uzyskanie stalej amplitudy napiecia wyjsciowego generatora niezaleznie od komutowanej czestotliwosci roboczej,jak równiez znaczne stlumienie napiec stanów nieustalonych i skrócenie czasu trwania procesu ustalania amplitudy pierwszego elementu sygnalu po przerwie.Objasnienia figur rysunku. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykona¬ nia na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rozwiniety schemat blokowy generatora o komutowa¬ nej czestotliwosci, a fig. 2 schemat ideowy generatora, w którym wykorzystano wzmacniacz róznicowy.Przyklady wykonania wynalazku. W przedstawionym na fig. 1 ukladzie zródlo pradowe J sterowane jest poprzez uklad dodatniego sprzezenia zwrotnego F napieciem z wyjscia Wy. Dla wytworzenia n czestotliwosci roboczych cewka Lman-1 odczepów. Wybrane, zaleznie od wyma¬ ganej czestotliwosci roboczej, wyprowadzenie cewki L jest dolaczone do kondensatora C obwodu za pomoca jednego z elektronicznych kluczy Ki...Kn. Obwody sterujace tych kluczy dolaczone sa do odpowiednich wyjsc l...n cyfrowego selektora S adresu. Jednoczesnie, oprócz wymienionego zespolu n kluczy Ki...K„, do wyjsc l...n selektora S dolaczone sa obwody sterujace innego, równiez o128733 3 liczbie n zespolu kluczy Wi...Wn, za pomoca których skokowo zmieniana jest wydajnosc zródla pradowego J. Kazde wlaczone poprzez zwarcie klucza Wi dodatkowe zródla pradowe Ji ma tak dobrana wydajnosc, ze przy zmianie czestotliwosci roboczej nie obserwuje sie zmiany amplitudy napiecia wyjsciowego generatora.Klucz P2 laczony szeregowo z rezystorem Rd, klucz Pi oraz n-wejsciowa bramka logiczna N typu NOR stanowia srodki sluzace do tlumienia amplitudy i zmniejszenia czasu trwania stanów nieustalonych na poczatku i koncu kazdej sekwencji napiec generowanych w ukladzie.Wyjscie bramki N cechowane jest stanem wysokim tylko wtedy, gdy zadne z wyjsc l...n selektora S adresu nie ma stanu wysokiego, to znaczy podczas przerwy w procesie generacji napiecia sinusoidalnego. Na skutek zwarcia sterowanego z wyjscia tej bramki N klucza Pi zostaje stworzona droga przeplywu dla skladowej stalej pradu wzmacniacza przez cewke L, co stanowi warunek szybkiego narastania amplitudy generowanch drgan w przypadku zmiany stanujednego z wyjsc selektora S. Jednoczesnie, na skutek zwarcia drugiego klucza P2 w którego obwód zostal wlaczony rezystor RD, obwód rezonansowy jest silnie stlumiony, co umozliwia wzbudzenie ukladu podczas przerwy.W przedstawionym na fig. 2 ukladzie generatora wykorzystano wzmacniacz róznicowy zawie¬ rajacy dwa tranzystory Ti i T2 o przewodnosci pnp, w którym dodatnie sprzezenie zwrotne zrealizowano przez bezposrednie polaczenia: bazy tranzystora Ti z kolektorem tranzystora T2 a bazy tranzystora T2 z kolektorem tranzystora Ti. W celu zwiekszenia impedancji wejsciowej a zarazem poprawy symetrii wzmacniacza wlaczono szeregowo z doprowadzeniem kazdego emitera rezystora Re. Jedna elektroda kondensatora C wraz z poczatkiem cewki L jest dolaczona do kolektora tranzystora T2, pozostale wyprowadzenia cewki L sa polaczone z druga elektroda kondensatora C poprzez zespól kluczy Ki...Kn realizowany z tranzystorów o przewodnosci npn.Emitery tych tranzystorów sa dolaczone do dodatniego bieguna wspólnego zródla polaryzujacego Up, które ma drugi biegun uziemiony i przedstawia dla pradu o generowanej czestotliwosci mala impedancje.Kolektor tranzystora Ti, który stanowi drugie wyjscie wzmacniacza róznicowego, polaczony jest z kolektorem dodatkowego zawsze przewodzacego tranzystorowego klucza P3, którego emiter polaczony jest do dodatniego bieguna zródla polaryzujacego Up, a baza przez rezystor z majacym stan wysoki wyjsciem bramki logicznej G. Zastosowanie w ukladzie tranzystora P3 zapewnia zrównowazenie obu wejsc wzmacniacza róznicowego wzgledem skladowej stalej.Wartosc napiecia zródla polaryzujacego Up dobrano w taki sposób, aby wybrany, przez pojawienie sie stanu wysokiego na odpowiednim wyjsciu selektora S, tranzystor Ki oraz tranzystor P3 znajdowaly sie w stanie nasycenia, natomiast pozostale tranzystory dolaczajace odczepy cewki L oraz tranzystory Di i D2 znajdowaly sie w stanie nieprzewodzenia.Uzaleznienie nachylenia charakterystyki wzmocnienia AJi/AUbe wzmacniacza róznicowego od generowanej czestotliwosci zrealizowano wykorzystujac znana zaleznosc nachylenia tej charak¬ terystyki we wzmacniaczu róznicowym od sumy pradów stalych plynacych przez emitery obu tranzystorów. W tym celu we wspólnym obwodzie emiterów tranzystorów Ti i T2 wlaczono dwa szeregowo polaczone rezystory Rp i Rb. Rezystor Rp dolaczony jest jedna koncówka do punktu wspólnego rezystorów emiterowanych Re, rezystor Rb dolaczony jest do dodatniego bieguna Ub napiecia zasilania ukladu selektora S, zas do punktu wspólnego tych rezystorów dolaczone jest n galezi, z których kazda sklada sie z diody D polaczonej szeregowo rezystorem Rj o dobranej wartosci. Wlaczona do i- tej galezi dioda D jest spolaryzowana w kierunku zaporowym, jezeli na i- tym wyjsciu selektora S jest stan niski, albo spolaryzowana w kierunku przewodzenia przy stanie wysokim na wyjsciu selektora S. Kryterium wlasciwego doboru rezystorów Ri stanowi uzyskanie na wyjsciu Wy generatora amplitudy napiecia sinusoidalnego niezaleznej od czestotliwosci roboczej.Przy realizacji ukladu tranzystory Ki i Pi mozna zastapic jednym tranzystorem, sterowanym z wyjscia dwuwejsciowej bramki logicznej OR. Jedno wejscie tej bramki nalezy dolaczyc do wyjscia 1 selektora S, a drugie jej wejscie do wyjscia bramki N typu NOR.4 128 733 PL