Generator RC drgan sinusoidalnych o zmiennej czestotliwosci Wynalazek dotyczy generatora RC drgan sinusoidalnych o zmiennej czestotliwosci. Dotychczas aby zmie¬ niac czestotliwosc tego rodzaju generatorów, nalezalo zmieniac lub przelaczac co najmniej jeden, a najczesciej dwa elementy okreslajace czestotliwosc.Elektrycznie sterowane nastawianie czestotliwosci przy pomocy plynnie zmienialnych elementów nastaw- czych takich jak oporniki lub kondensatory jest niedokladne. Nastawianie czestotliwosci droga przelaczania elementów laczeniowych ogranicza ilosc nastawionych czestotliwosci przy czym w zasadzie dla kazdej nastawia¬ nej czestotliwosci przewidziana musi byc para oporników wzglednie kondensatorów oraz para laczników wzglednie zestyków, co komplikowalo konstrukcje generatora.Zadaniem wynalazku jest opracowanie generatora RC drgan sinusoidalnych o zmiennej czestotliwosci, który usunie wady generatorów dotychczas stosowanych i bedzie posiadal jak najmniejsza niestalosc czestotli¬ wosci.Zadanie to zostalo rozwiazane wedlug wynalazku w ten sposób, iz pozwala na dokonywanie plynnego nastawiania czestotliwosci przy pomocy jednego lacznika jedno- lub dwubiegunowego. Zgodny z wynalazkiem generator, posiada co najmniej jeden elektroniczny lacznik do przelaczania dwu wartosci co najmniej jednego okreslajacego czestotliwosc opornika, przy wysokiej w stosunku do czestotliwosci generatora czestotliwosci przelaczania i z nastawialnym wspólczynnikiem wypelniania, to jest stosunkiem czasu trwania impulsu do lacznego czasu trwania impulsu i przerwy. Elektronicznym lacznikiem najkorzystniej jest lacznik pólprzewod¬ nikowy, sklada sie on z tranzystora o efekcie polowym albo z lacznika tranzystorowego, którego obszar baza-emiter sterowany jest pradowo ze sterujacego zródla laczeniowego w taki sposób, ze przy przelaczeniu pradu sterujacego, na emiterze tranzystora laczacego nie powstaje zadna zmiana potencjalu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig 1 przed¬ stawia znany uklad generatora sinusoidalnego RC z mostkiem Wiena, fig. 2—wykres napiecia generatora, fig. 3 — jednobiegunowy lacznik elektroniczny do przelaczania czestotliwosci, a fig 4 — inne wykonanie jedno- biegunowego lacznika elektronicznego do przelaczania czestotliwosci.2 81129 .Nawiazujac do fig. 1, w przedstawionym przykladzie znanego generatora RC drgan sinusoidalnych ze wzmacniaczem 1, który wzmacnia napiecia wejsciowe bez przesuniecia fazowego napiecie wyjsciowe jest w fazie z róznica napiecia wejsciowego na wejsciach oznaczonych +' oraz -. To ostatnie wyjscie podlaczone jest do dzielnika napiecia, który znajduje sie miedzy wyjsciem 2 wzmacniacza a potencjalem odniesienia 0 i utworzony jest przez dwa oporniki 3 i 4. Wejscie oznaczone znakiem + znajduje sie na odczepie dzielnika napiecia, który jest przelaczalny przez dwubiegunowy lacznik 5, 6. Wtedy gdy lacznik jest otwarty jeden czlon dzielnika napiecia sklada sie z kondensatora 7 szeregowo polaczonego z opornikiem 8, a drugi czlon z kondensatora 9 równolegle polaczonego z opornikiem 10. Z tego dzielnika napiecia, tylko dla czestoltiwosci flt uzyskuje sie napiecia bez przesuniecia fazowego (czyste fazowo), przy czym generator drga z ta czestotliwoscia. Poprzez zamkniecie laczników 5, 6 równolegle do opornika 8 wlaczony zostaje opornik 11, a równolegle do opornika 10 opornik 12, na skutek czego nastepuje podzial napiecia równiez bez przesuniecia fazowego, dla innej„wiekszej czestotliwosci f2 i przez to samo generator przelaczony zostaje na ta druga inna czestotliwosc. Przy przelaczaniu oporników nie nastepuja zadne skoki fazy, tak, ze przy wykonywaniu przelaczania napiecie wyjsciowe przechodzi bezpo¬ srednio z krzywej sinusoidalnej o jednej czestotliwosci na krzywa sinusoidalna o innej czestotliwosci. Przy okre¬ sowym przelaczaniu srednia czestotliwosc fr napiecia wyjsciowego jest zalezna od czasów zalaczenia tt i t2 obu czestotliwosci. Przyjmujac ti + t2 = T mamy fr = fi + t2 (f2 —^1) a wiec fr jest równiez liniowo zalezna od t2.Jezeli przelaczanie nastepuje z czestotliwoscia któia jest duza w stosunku do fx i f2 (fig. 2) wówczas przy pomocy filtru dolnoprzepustowego moze byc otrzymane czyste napierie o czestotliwosci fr. Jako lacznik 5 niezbedny jest przelacznik, który w otwartym i zamknietym stanie pracuje bezpotencjalowo, to znaczy nie powoduje zadnego wtórnego dzialania obwodu sterujacego na obwód laczeniowy. Takim lacznikiem moze byc tranzystor z efektem polowym jednakze ma on stosunkowo wysoka opornosc przejsciowa.Jako lacznik o niskiej opornosci przejscia stosowany jest tranzystor jak to przedstawia fig. 3. Nawiazujac do fig. 3 tranzystorem laczeniowym jest tranzystor 20, którego kolektor i emiter poprzez zaciski 21 i 22 zostaja podlaczone zamiast lacznika 5 z fig, 1. Zalaczanie wylaczanie nastepuje poprzez uklad sterujacy zawierajacy dwa tranzystory 23 i 24. Baza tranzystora 20 polaczona jest poprzez opornik 25 z kolektorem tranzystora 23.Baza i emiter tranzystora 20 polaczone sa poprzez diode 27, która wlaczona jest biegunowo przeciwstawnie do zlacza obszaru baza-emiter. Oporniki 28 i 29 sa polaczone z kolektorami tranzystorów 23 oraz 24. Przy prze¬ wodnictwie tranzystorów typu p-77-p err'tery tranzystorów 23 i 24 polaczone sa z biegunem dodatnim, a kolek¬ tory poprzez oporniki 28 i 29 z biegunem ujemnym zródla napiecia. Baza tranzystora 24 polaczona jest poprzez opornik 34 z kolektorem tranzystora 23 tak, ze tranzystor 24 jest zatkany wtedy gdy tranzystor 23 przewodzi i przeciwnie. Do bazy tranzystora 23 doprowadzane jest napiecie sterujace. Jezeli jest ono równe albo wyzsze od napiecia dodatniego bieguna zródla napiecia wówczas tranzystor 23 jest zatkany tranzystor 24 przewodzacy a zacisk 30 posiada potencjal ujemny, podczas gdy zacisk 31 ma dodatni potencjal, ponadto dioda 27 przewodzi a tranzystor 20 jest zatkany. Jezeli napiecie na bazie tranzystora 23 jest wystarczajaco ujemne w stosunku do dodatniego napiecia zasilajacego, wówczas tranzystory 23 i 20 sa przewodzace, a tranzystor 24 i dioda 27 sa zatkane. Jezeli.zacisk 22 znajduje sie w przyblizeniu na potencjale odniesienia i ten potencjal odniesienia lezy w srodku miedzy dodatnim i ujemnym napieciem zasilania, wówczas oporniki 25 i 26 powinny miec prawie taka sama wielkosc co osiaga sie droga ich dostrojenia przy czym osiaga sie to, ze przy zmianie stanu laczeniowego nie wystapi zadna zmiana napiecia na zacisku 22. To dostrojenie jest tym latwiejsze do osiagniecia im wyzszy jest stosunek opornosci 25 i 26 do opornosci w obwodzie pradowym przelaczanym przez tranzystor 20. Gdy ten ( stosunek jest bardzo duzy zanika wplyw obwodu sterujacego na obwód laczeniowy. Tranzystor 20 moze prze¬ wodzic nie tylko plynacy od zacisku 21 do 22 prad staly, lecz równiez prad przemienny. Jezeli jednak napiecie na kolektorze i na zacisku 21, jest w stosunku do emitera i zacisku 22 ujemne o wiecej niz okolo-1,4 V, wówczas z zacisku 22 poprzez diode 27 i poprzez zlacze diody baza-kolektor zaczyna plynac do zacisku 21 prad równiez wtedy, gdy na zlaczu diody baza-emiter panuje napiecie zaporowe Aby móc zatykac równiez wyzsze napiecia przemienne, zgodnie z fig. 4 do obwodu bazy tranzystora 20 wlaczone zostalo zlacze kolektor-emiter drugiego tranzystora 32, którego baza przylaczona jest do punktu srodkowego dzielnika napiecia skladajacego sie z oporników 33 oraz 34 i który znów z jednego konca polaczony jest z zaciskiem 30, a z drugiego konca z zaciskiem 22. Pozostale elementy fig. 4 sa przedstawione na fig 3 i nosza te same oznaczenia, zaciskami 30 i 31 uklad polaczony zostaje do ukladu sterujacego przedstawionego na fig. 3, na lewo od tych zacisków. Jezeli zacisk 30 wykazuje potencjal dodatni a zacisk 31 ujemny wówczas poprzez dzielnik napiecia 33-34 baza tranzystora 32 ma wyzszy dodatni potencjal niz zacisk 22 i prad od zacisku 30 poprzez opornik 25 i tranzystor 32 plynie do bazy tranzystora 20, a dalej z emitera tego tranzystora poprzez opornik 26 do zacisku 31. Tranzystor jest wiec przewodzacy. Jezeli zacisk 31 ma potencjal dodatni a zacisk 30 ujemny, wówczas prad plynie przez opornik 26, diode 27 i 25. Baza tranzystora 32 jest ujemna81129 3 w stosunku do zacisku 22, a przez to ma równiez bardziej ujemny potencjal niz kolektor tranzystora 32 i ten tranzystor jest zatkany. Tranzystory 32 i 20 stana sie przewodzacymi dopiero wówczas, gdy zacisk 21 otrzyma potencjal bardziej ujemny * niz baza tranzystora 32, to znaczy przy znacznie nizszym ujemnym napieciu niz przy ukladzie wedlug fig. 3.Nawiazujac do fig. 1 jako nastepny lacznik 6 wystarczy wedlug wynalazku zastosowac proste wykonanie lacznika elektronicznego, poniewaz jednym biegunem jest on podlaczony do potecnjalu odniesienia. Opisane nastawianie czestotliwosci poprzez szybkie przelaczanie znajduje zastosowanie nie tylko przy generatorach z mostkiem Wiena ale równiez w innych generatorach RC, na przyklad w generatorze w którym przelaczany jest tylko jeden opornik (ewentualnie miedzy wartosciami 0 i00/, albo w ukladzie z wieloma przesuwajacymi faze czlonami, w którym przelaczenie^rozciaga sie ha dwa lub wiecej oporników. Stosunek czasów zalaczenia obu stanów laczeniowych laczników 5 i 6 jest dowolnie zmieniany w sposób ciagly lub nieciagly.W tym ostatnim przypadku nastawienie jest szczególnie dokladne. Srodek sterujacy do nieciaglego nastawiania stosunków zala¬ czania sklada sie z generatora drgan który wytwarza ciag impulsów o wielokrotnosci czestotliwosci przelaczania, oraz z cyfrowego dzielnika czestotliwosci z podlaczonymi ukladami bramkowymi do wytwarzania co najmniej jednego ciagu impulsów do sterowania lacznika..Przy tym czasy zalaczania obu polozen laczeniowych sa kazdorazowo wielokrotnoscia okresu generatora drgan.Opisany generator RC drgan sinusoidalnych jest zwlaszcza stosowany do tego, aby przeksztalcic ciag impulsów prostokatnych o zmiennym wspólczynniku wypelnienia w napiecie sinusoidalne o mniejszej w sto¬ sunku do czestotliwosci impulsów i liniowo od wspólczynnika wypelnienia czestotliwosci, co ma miejsce wtedy gdy lacznik elektroniczny wysterowany jest przez ciag impulsów.Jak to juz poprzednio opisano, wystepuje przy tym, liniowa zaleznosc czestotliwosci generatora od wspólczynnika wypelnienia. Te ciagi impulsów prostokat¬ nych sa wytworzone z dwóch ciagów impulsów o takiej samej czestotliwosci wtedy, gdy impulsy jednego ciagu wywoluja poczatek, a impulsy drugiego ciagu koniec impulsu prostokatnego ciagu impulsów. Czestotliwosc generatora jest wówczas liniowo zalezna od przesuniecia fazowego obu ciagów impulsów. Punkt czasowy poczat¬ ków i/lub konców kazdego impulsu ciagu impulsów prostokatnych jest równiez wyprowadzony z przejsc przez zero napiecia przemiennego. Wreszcie wspólczynnik wypelnienia a przez to i czestotliwosci generatora jest linio- . wo zalezna od wielkosci pomiarowej wtedy, gdy wielkosc pomiarowa przetworzona zostanie w proporcjonalne do niej napiecia, a nastepnie przy pomocy metody modulacji czasu trwania impulsu w ciag impulsów prostokatnych o zmienialnym wspólczynniku wypelnienia. PL