SU598230A1 - Удвоитель частоты - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радиотехнике, в частности к импульсной технике, и может быть использовано при построении различных устройств , в которых из синусоидального напр жени  необходимо формировать импульсы удвоенной частоты следовани .

Известен удвоитель частоты, предназначенный дл  преобразовани  синусоидального напр жени  в импульсы удвоенной частоты следовани , содержащее операционный усилитель, цепи преобразовани  и делители напр жени  1 .

Данное устройство не обладает достаточной точностью умножени 

Известен также удвоитель частоты, содержащий операционные усилители, диодные ограничители , делитель напр жени  и дифференцирующие цепочки 2.

Однако известное устройство дает значительную погрешность удвоени  частоты входного сигнала, так как пороги срабатывани  от положительной и отрицательной полуволн входного синусоидального напр жени  у него разные. Эта разность порогов срабатывани  возникает вследствие того, что пороги срабатывани  задаютс  резистивным делителем выходного напр жени  насыщени  операционного усилител  положительной и отрицательной

пол рности, а положительное напр жени  насыщени  на выходе операционного усилител  значительно отличаетс  по абсолютной величине от отрицательного напр жени  насыщени , что обусловлено структурой самого операционного усилител .

Кроме того, дополнительна  погрешность возникает при изменении напр жени  питани  операционного усилител  вследствие различного изменени  величины порогов срабатывани  от положительной и отрицательной полуволн в.ходного синусоидального напр жени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности удвоени .

С этой целью в предлагаемом удвоителе частоты неинвертирующий вход первого и инвертирующий вход второго операционных, усилителей подключены к входному зажиму, инвертирующий вход первого операционного усилител  соединен с точкой соединени  резисторов первого плеча делител  напр жени , неинвертирующий вход второго - с точкой соединени  резисторов второго плеча делител  напр жени , а выход каждого из операционных усилителей через последовательно соединенные дифференцирующую цепочку и ограничительный диод подключен к выходному зажиму.

На чертеже представлена принципиальна  .электрическа  схема предлагаемого удвоител  частоты.

Операционные усилители 1 и 2 представл ют собой два пороговых устройства.х одинаковыми , но развопол рными уровн ми срабатывани  от входного сигнала. Эти уровни задаютс  друм  последовательно включенными резистивньши делител ми (резисторы 3, 4 и 5, 6), которые питаютс  от одного общего источника питани  ЕП (зажим 7).

На другие входы операционных усилителей через разделительные резисторы 8 и 9 подаетс  синусоидальное напр жение входного сигнала (зажимы 10 и 1П. Выходы операционных усилителей 1, 2 через дифференцирующие цепочки (конденсатор 12 и резистор 13, а также конденсатор 14 и резистор 15) и ограничительные диоды 16, 17 подключены к нагрузочному резистору 18.

Операционные усилители 1, 2 охвачены однопол рной положительной обратной св зью (резистор 19, диод 20 и резистор 21, диод 22) дл  повышени  крутизны передних фронтов импульсов положительной пол рности на выходах операционных усилителей.

/Фазнопол рные напр жени  дл  питани  операционных .усилителей 1, 2 образуютс  посредством омического делител , собранного на резисторах 3, 4 (одно плечо делител ) и резисторах 5, 6 (другое плечо делител ), подключенного к общему источнику питани  Ej, (зажим 7).

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного синусоидального напр жени  на выходах операционных усилителей 1,,S находитс  отрицательное напр жение насыщени , так как к инвертирующему входу операционного усилител  1- с делител  напр жени , выполненного на резисторах 3 и 4, прикладываетс  посто нное положите тьное напр жени , а к неинвертирующему входу операционного усилител  2 - посто нное отрицательное напр жение с делител , выполненного на резисторах 5 и 6. Операционные усилители 1 и 2, охваченные положительной обратной св зью, не действуют, так как диоды 20 и 22 представл ют собой больщое сопротивление дл  отрицательного напр жени , которое в данный момент имеетс  на выходах операционных усилителей 1, 2.

Дл  перевода операционных усилителей 1 и 2 в другое положение (положительное напр жение насыщени  на выходе) на неинвертирующий вход операционного усилител  1 подаетс  положительное напр жение с амплитудой больщей посто нного положительного напр жени , прикладываемого с делител  на резисторах 3, 4 к инвертирующему входу этого же операционного усилител , а на инвертирующий вход операционного усилител  2 - отрицательное напр жение с амплитудой, большей (по абсолютному значению) посто нного отрицательного напр жени , прикладываемого с делител  на резисторах 5, 6 к его инвертирующему входу.

Если .от источника синусоидального напр х ени  подать входной сигнал, то этот сигнал

через резисторы 8 и 9, сопротивлени  которых много меньще входного сопротивлени  каждого операционного усилител , прикладываетс  к неинвертирующему входу операционного усилител  1 и к инвертирующему входу операционного усилител  2.

В момент превыщени  амплитуды положительной полуволны синусоидального напр жени  величины положительного посто нного напр жени , прикладываемого к инвертирующему входу операционного усилител  1 с делител  напр жени , выполненного на резисторах 3 и 4, операционный усилитель 1 переходит в другое положение (положительное напр жение насыщени  на выходе), при этом начинает действовать положительна  обратна  св зь через резистор 19, так как диод 20 открываетс  положительным напр жением на выходе операционного усилител  1. Эта обратна  св зь ускор ет переход операционного усилител  1 из отрицательного состо ни  насыщени  в положительное, тем самым повыща  крутизну переднего фронта импульса положительной пол рности на выходе операционного усилител  1. Последний находитс  в состо нии положительного напр жени  насыщени  на выходе до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны синусоидального входного на5 пр жени  не уменьшитс  до величины, равной значению положительного посто нного напр жени  с делител  на резисторах 3, 4. В этом

случае операционный усилитель 1 снова возвращаетс  в исходное состо ние (отрицательО ное напр жение насыщени  на выходе) и находитс  в нем до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны снова увеличитс  до величины , равной значению положительного посто нного напр жени  с делител  на резисторах 3, 4.

5

Точно так же, как операционный усилитель 1 мен ет свое состо ние при приходе положительной полуволны синусоидального входного напр жени , операционный усилитель 2

0 мен ет свое состо ние с отрицательного значени  напр жени  на выходе на положительное при приходе отрицательной полуволны синусоидального входного напр жени , так как на его другой (неинвертирующий) вход подаетс  отрицательное напр жение с делител  на ре5 зисторах 5, 6. Пол рность напр жени  входного сигнала и пол рность посто нного напр жени  с делител  на резисторах 3, 4 и 5, 6 рассматриваетс  относительно их общей точки.

0

Следовательно, при приходе синусоидального входного напр жени  на выходе операционного усилител  1 возникает положительное напр жение насыщени  во врем  положительной полуволны входного напр жени  , а на выходе операционного усилител  2 положительное

5 напр жение насыщени  находитс  ,.врем  отрицательной полуволны входного синусоидального напр жени Импульсы пр моугольной формы с выхода

О операционного усилител  1 дифференцируютс 

RC-цепочкой (конденсатор 12, резистор 13) и через диод 16 ограничивающий отрицательный дифференцированный импульс, подаетс  на выход схемы. Импульсы пр моугольной формы с выхода операционного усилител  2 дифференцируютс  RC-цепочкой (конденсатор 14, резистор 15) и через диод 17 также подаютс  на выход схемы.

Таким образом, на выходе схемы за каждый период входного синусоидального напр жени  формируютс  по два импульса положительной пол рности. Точность удвоени  частоты в предлагаемом устройстве не зависит от параметров операционных- усилителей 1 и 2, так как пороги срабатывани  их от положительной и отрицательной полуволн входного синусоидального напр жени  задаютс  делител ми посто нного напр жени , выполненными-на резисторах 3, 4 и 5, б, плечи которых могут регулироватьс  и позвол ют отсимметрировать пороги срабатывани  операционных усилителей 1, 2 сколь угодно точно.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 374725, кл. Н 03 К 6/06, 1971.

2. Патент Англии № 135303, кл, Н 3 Т 1974,

7

10