RU225242U1 - Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники и вычислительной техники. Техническим результатом является повышение быстродействия формирователя. Для этого предложен аддитивный формирователь сигнала треугольной формы, содержащий фазосмещатель, компаратор, усилитель-ограничитель, инвертор, два управляемых фазовращателя, блок выделения максимального сигнала и блок выделения минимального сигнала и сумматор, выход которого соединен с выходом формирователя, вход формирователя соединен с информационными входами управляемых фазовращателей и входом фазосмещателя, выход которого через компаратор соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого фазовращателя и через инвертор с входом второго управляемого фазовращателя, выход которого соединен со вторым входом блока выделения минимального сигнала, выход которого соединен со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока выделения максимального сигнала, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого фазовращателя, а первые входы блока выделения максимального сигнала и блока выделения минимального сигнала соединены с входом формирователя. 2 ил.

Description

Полезная модель 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.

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 аддитивного 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 аддитивный формирователь сигнала треугольной формы, содержащий первый управляемый фазовращатель и сумматор, выход которого соединен с выходом формирователя, вход которого соединен с информационным входом первого управляемого фазовращателя, дополнительно введены фазосмещатель, компаратор, усилитель-ограничитель, инвертор, второй управляемый фазовращатель, блок выделения максимального сигнала и блок выделения минимального сигнала, причем вход формирователя соединен с информационным входом второго управляемого фазовращателя и входом фазосмещателя, выход которого через компаратор соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого фазовращателя и через инвертор с входом второго управляемого фазовращателя, выход которого соединен со вторым входом блока выделения минимального сигнала, выход которого соединен со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока выделения максимального сигнала, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого фазовращателя, а первые входы блока выделения максимального сигнала и блока выделения минимального сигнала соединены с входом формирователя.

Существенными отличиями предлагаемого устройства является введение дополнительно фазосмещателя, компаратора, усилитель-ограничителя, инвертора, второго управляемого фазовращателя, блока выделения максимального сигнала, блока выделения минимального сигнала 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 аддитивного формирователя, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений u_вх, u₁-u₃, u₅-u₈ и u_вых.

Аддитивный формирователь содержит (фиг. 1) фазосмещатель 1, компаратор 2, усилитель-ограничитель 3, инвертор 4, первый и второй управляемые фазовращатели 5 и 6, блок выделения максимального сигнала 7, блок выделения минимального сигнала 8 и сумматор 9.

Устройство работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока u_вх=U_{m вх}sinωt (фиг. 2) с частотой ω подается на вход фазосмещателя 1 и информационные входы первого и второго управляемых фазовращателей 5 и 6. На выходе фазосмещателя 1 формируется напряжение u₁, сдвинутое по фазе относительно u_вх на угол 90° в сторону опережения и подается на вход компаратора 2. На выходе компаратора 2 формируется напряжение u₂ прямоугольной формы с частотой ω (фиг. 2). Усилитель-ограничитель 3 формирует напряжение u₂ по амплитуде, которая составляет U_3m=±6,67 В. Это напряжение подается на управляющий вход первого управляемого фазовращателя 5 и после инвертирования инвертором 4 на управляющий вход второго управляемого фазовращателя 6.

В устройстве применены управляемые фазовращатели 5 и 6, которые позволяет линейно изменять фазу ср входного сигнала от -180° до +180° при изменении величины управляющего напряжения от -10 В до +10 В (фиг. 2). Прямоугольные переменные управляющие напряжения u₃ и u₄ с фиксированной амплитудой ±6,67 В, воздействуя на управляемые фазовращатели 5 и 6, изменяют фазу ϕ их входного сигнала от -120° до +120° с частотой ω. В результате на выходе управляемого фазовращателя 5 формируется двухпульсное напряжение u₅ положительной полярности, а на выходе управляемого фазовращателя 6 формируется двухпульсное напряжение u₆ отрицательной полярности (фиг. 2).

На выходе блока выделения максимального сигнала 8 формируется положительное трехпульсное напряжение u₇, формируемое из максимальных значений напряжений u_вх и u₅. На выходе блока выделения минимального сигнала 9 формируется отрицательное трехпульсное напряжение u₈, формируемое из минимальных значений напряжений u_вх и u_вх (фиг. 2).

Выходные напряжения u₇ и u₈ подаются на первый и второй соответственно входы сумматора 9, на выходе которого и на выходе формирователя после операции суммирования формируется переменное 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 технический результат - повысить быстродействие формирователя.

При практической реализации предлагаемого аддитивного формирователя Фазосмещатель на 90° 1 можно выполнить по схеме (Патент на ПМ №127554 РФ, НО3В 27/00. Формирователь квадратурных сигналов, опубл. 27.04.2013 г.). В качестве компаратора 2 можно использовать микросхему K554СА3. Усилитель-ограничитель 3 может быть выполнен по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 267, рис. 11.10). Усилитель-ограничитель 4 может быть выполнен по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 267, рис. 11.10). Управляемые фазосмещатели 5 и 6 можно выполнить по схеме (Патент на ПМ №206198 РФ, G01R 19/22. Управляемый фазовращатель, опубл. 30.08.2021 г.). Блоки выделения минимального 7 и максимального 8 сигналов можно выполнить на операционном усилителе (ОУ) по схемам (Справочник по средствам автоматики / Под. Ред. В.Э. Низэ и И.В. Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983, стр. 168, рис. 6.57, 6.58). Сумматор 9 представляет собой обычный двухвходовой сумматор на ОУ.

Claims (1)

1. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы, содержащий первый управляемый фазовращатель и сумматор, выход которого соединен с выходом формирователя, вход которого соединен с информационным входом первого управляемого фазовращателя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены фазосмещатель, компаратор, усилитель-ограничитель, инвертор, второй управляемый фазовращатель, блок выделения максимального сигнала и блок выделения минимального сигнала, причем вход формирователя соединен с информационным входом второго управляемого фазовращателя и входом фазосмещателя, выход которого через компаратор соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого фазовращателя и через инвертор с входом второго управляемого фазовращателя, выход которого соединен со вторым входом блока выделения минимального сигнала, выход которого соединен со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока выделения максимального сигнала, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого фазовращателя, а первые входы блока выделения максимального сигнала и блока выделения минимального сигнала соединены с входом формирователя.