RU222828U1

RU222828U1 - Формирователь сигнала треугольной формы

Info

Publication number: RU222828U1
Application number: RU2023128369U
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Колесников
Original assignee: Евгений Борисович Колесников
Filing date: 2023-10-30
Publication date: 2024-01-19

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники и вычислительной техники и может быть использована в радиолокации, в преобразователях «напряжение - временной интервал», широтно-импульсных модуляторах, устройствах временной задержки и т.д. Техническим результатом полезной модели является повышение быстродействия формирователя. Формирователь сигнала треугольной формы дополнительно содержит удвоитель частоты, компаратор, управляемый усилитель и блок масштабирования. Вход формирователя соединен с входами компаратора, удвоителя частоты и первым входом сумматора. Выход удвоителя частоты через двухполупериодный выпрямитель соединен с входом управляемого усилителя, вход управления которого подключен к выходу компаратора, а выход - через блок масштабирования соединен со вторым входом сумматора. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники и вычислительной техники и может быть использована в радиолокации, в преобразователях «напряжение - временной интервал», широтно-импульсных модуляторах, устройствах временной задержки и т.д.

Известен формирователь [Шустов М.А. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы. - Радиотехника, 2003, №1, стр. 95, рис. 1).], содержащее фазовращатель, выполненный из фазосдвигающей RC-цепочки, два двухполупериодных выпрямителя и сумматор, на выходе которого формируется сигнал треугольной формы.

Недостатком данного формирователя является то, что фазовращатель обеспечивает фазовый сдвиг на угол 90 электрических градусов, но только для одного фиксированного значения частоты входного сигнала. При переходе на другую частоту необходима перестройка постоянной времени фазосдвигающей RC-цепочки за счет изменения параметров конденсатора С или резистора R. Недостатком также является значительная нелинейность формируемого сигнала треугольной формы на участках «прямого» и «обратного» хода формируемого сигнала.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является аддитивный формирователь сигнала треугольной формы [Патент на ПМ №81860 РФ, МПК H04K 4/06, опубл. 27.03.2009 г.], содержащий управляемый фазовращатель, первый и второй двухполупериодные выпрямители, преобразователь частоты в напряжение и сумматор, выход которого соединен с выходом формирователя сигнала треугольной формы, вход которого соединен с входом преобразователя частоты в напряжение и с информационным входом управляемого фазовращателя, причем выходы двухполупериодных выпрямителей соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а входы соединены соответственно с информационным входом и выходом управляемого фазовращателя, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком данного формирователя является низкое его быстродействие в области низких частот, обусловленное применением в устройстве преобразователя частоты в напряжение, в схеме которого на выходе используется фильтр нижних частот. При этом постоянная времени фильтра нижних частот выбирается достаточно большой исходя из обеспечения заданных пульсаций выходного напряжения управления на самой нижней частоте рабочего диапазона, что предопределяет низкое быстродействие устройства во всем рабочем диапазоне частот.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия формирователя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный формирователь сигнала треугольной формы, содержащий двухполупериодный выпрямитель и сумматор, выход которого соединен с выходом формирователя, дополнительно введены удвоитель частоты, компаратор, управляемый усилитель и блок масштабирования, причем вход формирователя соединен с входами компаратора и удвоителя частоты, выход которого через двухполупериодный выпрямитель соединен с входом управляемого усилителя, вход управления которого подключен к выходу компаратора, выход управляемого усилителя через блок масштабирования соединен со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с входом формирователя.

Существенными отличиями предлагаемого устройства является введение дополнительно удвоителя частоты, компаратора, управляемого усилителя, блока масштабирования и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия формирователя.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема формирователя сигнала треугольной формы, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений u_вх, u₁-u₅ и u_вых.

Формирователь содержит (фиг. 1) удвоитель частоты 1, двухполупериодный выпрямитель 2, компаратор 3, управляемый усилитель 4, блок масштабирования 5 и сумматор 6.

Устройство работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока u_вх=U_{m вх}sinωt (фиг. 2) с частотой со подается на входы удвоителя частоты 1, компаратора 3 и первый вход сумматора 6.

На выходе удвоителя частоты 1 формируется напряжение u₁=U_{m вх}sin2ωt, удвоенной частотой 2ω и амплитудой U_{m вх}, которое подается на вход двухполупериодного выпрямителя 2 (фиг. 2).

После выпрямления выпрямителем 2 напряжение u₂ имеет форму двухполупериодного выпрямления (фиг. 2) и подается на вход управляемого усилителя 4 (фиг. 1).

Одновременно компаратор 3 преобразует входное синусоидальное напряжение u_вх в напряжение u₃ прямоугольной формы, которое подается на управляющий вход управляемого усилителя 4 и управляет полярностью его выходного напряжения. Причем положительное выходное напряжение компаратора u₃ приводит к изменению полярности выходного напряжения u₂ двухполупериодного выпрямлителя на противоположную, а нулевое напряжение - не изменяет полярность напряжения u₂. Коэффициент передачи управляемого усилителя выбран равным единице, поэтому в первый полупериод входного напряжения u_вх он работает как инвертор, а во второй - как повторитель (фиг. 2). В результате на выходе управляемого усилителя 4 формируется несинусоидальное напряжение u₄, которое подается на вход блока масштабирования 5.

В блоке масштабирования 5 напряжение u₄ масштабируется по амплитуде и на его выходе формируется напряжение u₅, которое подается на второй вход сумматора 6 (фиг. 2). Коэффициент передачи блока масштабирования 5 выбран К_п=0,18.

В сумматоре 6 полученное напряжение u₅ складывается с входным синусоидальным напряжением u_вх. В результате на выходе сумматора и устройства формируется напряжение u_вых треугольной формы (фиг. 2).

Таким образом, исключение из устройства преобразователя частоты в напряжение позволило избавиться от фильтра нижних частот в канале перестройки управляемого фазовращателя, тем самым достигнуть технического результата - повысить быстродействие формирователя.

При практической реализации предлагаемого формирователя сигнала треугольной формы удвоитель частоты 1 можно выполнить по схеме [Патент на ПМ №189067 РФ, МПК Н03В 19/00, опубл. 07.05.2019 г.]. Двухполупериодный выпрямитель 2 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ) по схеме (А.Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 315, рис. 11.37). В качестве компаратора 3 можно использовать микросхему К554СА3. Управляемый усилитель 4 можно выполнить по схеме управляемого усилителя (Патент на ПМ №168550 РФ, МПК G01R 25/00, опубл. 8.02.2017 г.). Блок масштабирования 5 выполнен в виде неинвертирующего усилителя на ОУ с коэффициентом передачи, равным 0,18. Сумматор 6 представляет собой обычный двухвходовой неинвертирующий сумматор на ОУ.

Claims

Формирователь сигнала треугольной формы, содержащий двухполупериодный выпрямитель и сумматор, выход которого соединен с выходом формирователя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены удвоитель частоты, компаратор, управляемый усилитель и блок масштабирования, причем вход формирователя соединен с входами компаратора и удвоителя частоты, выход которого через двухполупериодный выпрямитель соединен с входом управляемого усилителя, вход управления которого подключен к выходу компаратора, выход управляемого усилителя через блок масштабирования соединен со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с входом формирователя.