SU793303A1 - Импульсный генератор инфранизкой частоты - Google Patents

Abstract

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий источник питани  с симметричными разнопол рными уровн ми напр жени , собранный на двух стабилитронах и балластном резисторе, врем задающий каскад, собранный на операционном усилителе с дифференциальным входом, в цепь отрицательной обратной св зи которого включен конденсатор врем задающей цепи, резистор которой подключен к инвертирующему входу операционного усилител  и плюсовой шине источника питани , цепь задержки выключени  реле, подключенную через диод и разомкнутьй контакт реле к обмотке реле выходного каскада, и цепь,обратной св зи из последовательно включенных ограничительного резистора и разомкнутого контакта, реле. которое шунтирует конденсатор врем задающей цепи, отличаю-, щ и и с   тем, что, с целью повышени  стабильности частоты следовани  импульсов и ускорени  формиро- вани  фронтов импульсов, введен выходной пороговый каскад, содержащий усилитель тока на транзисторе, динамический фильтр нижних частот на стабилитроне, и усилитель мощ-, ности, собранный на транзисторном модул торе, нагруженном на реле, при этом база транзистора усилител  тока подключена через резистор к выходу операционного усилиi тел , коллектор подключен к минусовой шине источника питани , а омиттер подключен последовательно через стабилитрон динамического фильтра нижних частот к двум базам транзисторного модул тора, оба эмиттера которого подключены через Х переменный резистор к плюсовой шине источника питани , а обгций коллектор 00 к вьшоду обмотки реле, второй вы:лэ вод которой подключен к общей шине, о причем обмотка реле загаунтирована СлЭ диодом, а к обеим выводам стабилитрона динамического фильтра нижнихчастот подключены конденсаторы,вторыевы , воды которых подключены к общей шине .

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике инфраниэкого диапазона и может быть применено дл  генерировани  последовательности импуль сов стабильной частоты следовани  их в инфранизком диапазоне в установках различного назначени  и в частности, предназначено дл  использовани  в системах автоматичес кого управлени  переключением регенеративных теплообменников в качестве базового блока, формирующего командные сигналы дл  цикличного переключени  регенераторов. Известны генераторы импульсов, формирующие сигналы дл  цикличного управлени  объектами, используемые в различных системах автоматическо го управлени , содержащие транзист ные входные и выходные каскады, а также операционные усилители,врем  задающие цепи и электромагнитные реле. Такое устройство содержит интегратор на операционном усилителе в цепи обратной св зи которого включен конденсатор врем задающей цепи, выход которого подключен к двум ключам, собранньм на операционны усилител х по схеме компараторов напр жений (токов), а выхо ды последних через элемент И под ключены к базе бипол рного транзис тора выходного каскада, причем в цепь коллектора транзистора включе обмотка электромагнитного реле, а цепь эмиттера его включен стабилит рон. К недостаткам этого устройств нужно отнести сложность и громоздкость схемы порогового каскада, включающего два компаратора на опе рационных усилител х, а также невы сокую стабильность отработки перио да следовани  выходных импульсов в инфранизком диапазоне частот, так как нет специального фильтра дл  подавлени  низкочастотного шумового фона с выхода интегратора, при этом конденсатор, включенный в цепь выхода элемента И и к базе транзистора выходного каскада ухуд шает процессы переключени  последнего , т.е. зат гивает их, делает более инерционными. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  импульсный генератор широкого диапазона, который содержит врем 32 задающий каскад на -полевом транзисторе , в цепи затвора которого включена зрем з дающа  цепь, при этом резистивную часть этой цепи замен ет переход эмиттер-коллектор бипол рного транзистора, включенного по схеме с общей базой и управл емого со стороны эмиттера источником напр жени , состо щим из операционного усилител , регул торами напр жени  и тока во входной цепи его и нагруженным на транзистор , в то же врем  к резистору нагрузки полевого транзистора врем задающего каскада подключена сложна  система порогового каскада, состо ща  из цепи двух инверторов подключенных к триггеру и далее через инвертор и элемент ШШ к базе бипол рного транзистора выходного каскадаJс резистора эмиттерной нагрузки которого сжимаетс  выходной сигнал, при этом инверсный выход триггера подключен через элемент ИЛИ к затвору полевого транзистора врем эадающего каскада через транзисторную и диодную цепь, образу  обратную св зь дл  подачи внешнего сигнала стартовых импульсов . Устройство рассчитано на работу в диапазоне от 5 МГц до 0,5 Гц, т.е. имеет верхний предел формировани  периода следовани  импульсов равного 2 с. К недостаткам этого устройства следует отнести невысокую стабильность частоты следовани  импульсов в йнфранизкой области, т.е. при формировании периода следовани  импульсов в пределах от 5001000 с, так как врем задающий каскад на полевом транзисторе работает в режиме релаксатора в ограниченной области выходных напр жений и, следовательно, при больших величинах отрабатываемого периода следовани  импульсов эти ограничени  снимаютс  и возникает неопределенность момента переключени  в силу экспоненциального закона изменени  выходного напр жени  релаксатора. Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности частоты следовани  .импульсов. Цель достигаетс  тем, что в импульсный генератор йнфранизкой частоты, содержащий источник питани  с симметричными разнопол рными уровн ми напр жени , собранный на

двух стабилитронах и балластном резисторе, врем задающий каскад, со.бранный на операционном усили-гел с дифференциальным входом, в цепь отрицательной обратной св зи которого включен конденсатор врем задающей цепи, резистор которой подключен к инвертирующему входу опера1щонного усилител  и плюсовой шине источника питани , цепь задержки выключени  реле, подключенную через диод и разомкнутый контакт реле к обмотке реле выходного каскада, и цепь обратной св зи из последовательно включенных ограничительного резистора и разомкнутого контакта, реле, которое шунтирует конденсатор врем задающей цепи, введен выходной пороговый каскад, содержащий усилитель тока на транзисторе, динамический фильтр нижних частот на стабилитроне , и усилитель мощности, собранный на транзисторном модул торе нагруженном на реле, при этом база транзистора усилител  тока подключена через резистор к выходу операционного усилител , коллектор подключен к минусовой шине источника питани , а эмиттер подключен последовательно через стабилитрон дина мического фильтра нижних частот к двум базам транзисторного модул тора , оба эмиттера которого подключены через переменный резистор к плюсовой шине источника питани , а общий коллектор к выводу обмотки реле, второй вывод которой подключен к общей шине, причем обмотка реле зашунтирована диодом, а к обеим вьтодам стабилитрона динамического фильтра нижних частот подключены конденсаторы, вторые выводы которых подключены к общей шине.

На фиг.1 представлена принципиальна  схема импульсного генератора инфранизкой частоты. На фиг. 2а и 26 - осциллограммы,по сн ющие принцип действи  его, и уровни напр жени  ( Оо - уровень искусственного нул , - напр жение срабатывани  порогового каскада , ЕП - напр жение общего источника питани .

Импульсный генератор инфранизкой частоты (см.фиг.1) содержит опрационный усилитель 1, подключен933034

ный к источнику питани , т.е. кштюсовой шине 2 и к минусовой шине 3, образованному последовательной цепью стабилитронов 4 и 5 и балластным резистором 6, который подключен к общей шине 7, при этом неинвертирующий вход 8 операционного усилител  1 подключен между стабилитронами 4и5, т.е. к точке искусственного нул  симметричного источника питани , а инвертирующий вход 9 операционного усилител  1 подключен к резистору 10 и конденсатору It . врем задакщей цепи, причем второй

15 вывод резистора 10 подключен к

плюсовой шине 2, а втора  обкладка конденсатора 11 подключена к выходу 12 операционного усилител  1. Конденсатор 13, вьтолн ющий функции

20 коррекции сигнала,  вл етс  составной частью операционного усилител  1. К выходу 12 операционного усилител  1 подключена через ограничительный резистор 14 база

25 биопол рного транзистора 15, коллектор которого подключен к минусовой шине 3, а эмиттер последовательно через стабилитрон 16 к двум базам транзисторного модул тора 17, .

30 оба эмиттера которого подключены через переменный резистор 18 к полюсовой шине 2, а общий коллектор - к обмотке реле 19, второй вывод которой подключен к общей нгане

5 7, при этом к общим выводам стабилитрона 16 подключены еще два конденсатора 20 и 21, вторые обкладки которых подключены к общей шине 7, а обмотка реле 19 зашунтирована

Q диодом 22 в обратно смещенном на правлении относительно пол рности общего источника питани . Замыкающий контакт 23 реле 19 образует последовательную цепь с ограничительным резистором 24, котора 

подключена параллельно конденсатору 11, а второй замыкающий контакт 25 реле 19 подключен к обмотке реле 19 и к диоду 26, который в свою очередь подключен к средней точке последовательной КС-цепи, второй вьшод резистора 27 которой подключен к плюсовой шине питани  2, а втора  обкладка конденсатора 28 5 к общей шине 7, при этом переключающий контакт 29 (или группа кон- . тактов) реле 19 имеет выходные цепи дл  подключени  к объектам управлени , работающих от дискретных сигналов, а выход 12 операционного усилител  1 имеет выходную цепь 30 дл  подключени  дополнительных нагрузок (в том числе и идентичных описанной), работающих от аналогового сигнала.

Работает устройство следующим образом.

При подключении источника питани  на шинах 2 и 3 устанавливаетс  симметричное разнопол рное стабилизированное напр жение относительно неинвертирующего входа 9 операционного усилител  1 и служит дл  питани  последнего, при этом, поскольку конденсатор 11 включен в цепь обратной св зи операционного усилител  1, то операционн усилитель работает в режиме интегратора и в момент подачи напр жени  питани  на выходе t2 интегратора начинает формироватьс  линейно измен ющеес  напр жение, т.е. интеграл от скачкообразного изменени  напр жени  формируемого стабилитроном 4 и подаваемое на инвертирующи вход 8 операционного усилител  1 через резистор 10, при этом крутизна изменени  уровн  выходного напр жени  во времени определ етс  посто нной времени врем задающей цепи, состо щей из резистора 10 и конденсатора 11. Выходное напр жение с интегратора подаетс  на пороговый каскад, при этом изменение уровн  напр жени  на выходе 12 приводит к увеличению тока,протекающего по резистору 14 и в базе транзистора 15. Последний работает

в линейном режиме и постепенно отпираетс , при этом сопротивление перехода эмиттер-коллектор его уменьшаетс  и падение напр жени  н нем тоже падает. Это приводитс  к тому, что уровень напр жени  на эмиттере транзистора 15 линейно возрастает относительно шины 2 и сравниваетс  с пороговым напр жением выходного каскада, которое складываетс  из суммы падений напр жений на резисторе 18, переходе с эмиттер-база модул тора 17 и на обратносмещенном стабилитроне 16, и в момент достижени  падени  напр жени  на стабилитроне 16 величине напр жени  пробо , последний

пропускает ток, что приводит к отпиранию параллельно включенных модул торов 17 и, следовательно, к 5 резкому возрастанию тока в общей коллекторной цепи их в обмотке реле 19. Последнее срабатывает, и па этом заканчиваетс  процесс формировани  периода следовани  имfO пульсов, при этом замыкаюпщй контакт 23 реле 19 замыкает цепь резистора 24 и этим самым шунтирует конденсатор 11, который разр жаетс , что приводит к резкому воз5 Брату уровн  выходного напр жени  интегратора до уровн  искусственного нул , т.е. уровн  напр жени  между стабилитронами 4 и 5, при этом резко падает величина тока в цепи

0 базы транзистора 15, что приводит к увеличению сопротивлени  перехода эмиттер-коллектор последнего и к уменьшению уровн  напр жени  на эмиттере его относительно шины 2,

5 величина которого делаетс  меньше величины порогового напр жени  выходного каскада. Стабилитрон 16 и модул тор 17 оказываютс  запертыми и тока не пропускают, поэтому реле

0 19 выключаетс , при этом замыкающий, контакт 23 его размыкает цепь, шунтирующую конденсатор 11, и процесс зар дки последнего и формировани  линейно измен ющего напр жени  на выходе 12 интегратора вновь повтор етс  и на выходе генератора формируютс  импульсы с инфранизкой частотой следовани , при этом выходной сигнал в дискретной форме сниQ маетс  с обмотки реле 19 или используетс  контактна  группа 29

его. Резистор 24 введен дл  повьшгени  надежности работы генератора путем ограничени  Тока через контакты 23 и, следовательно, не допускает их обгорание, а услови  разр да конденсатора 11 улучшаютс  за счет увеличени  времени разр да, создаваемое искусственной задержкой отключени  реле 19 его замыкающий контакт 25 подключает через диод 26 обкладку конденсатора 28 к обмотке реле 19, что и обеспечивает задержку выключени  последнего,

5 при этом диод 22, шунтирующий обмотку реле 19, гасит паразитивный выброс напр жени  на ней, возникаю-; щий вследствие резкого спада тока в момент отключени  реле в его обмотке , причем энерги , накопленна  в индуктивности обмотки, рассеиваетс  на пр мосмешенном, относител но пол рности паразитного выброса, диоде 22. Врем  задержки выключени  реле 19, завис щее от посто нной времени цепи, состо щей из резистора 27 и конденсатора 28, определ ет и длительность формируемого импульса. Эффект существенного повьппени  стабильности частоты следовани  импульсов в инфранизком диапазоне достигнут за счет предложенной схемотехники подключени  элементов в выходном пороговом каскаде импульсного генератора инфранизкой частоты и в особенности за счет включени  обратносмещенного стабилитрона 16 между эмиттером транзистора 15 и базами транзисторного модул тора 17 и подключени  двух конденсаторов к обоим выводам стабилитрона 16 и к общей шине питани , при этом одновременно достигнуто оптимальное согласование работы всех элементов и образовани  фильтра низких частот образованного конденсаторами 20 и 21, а также динамическим сопротивлением стабилитрона 16, который в зависимости от режима мен ет свою посто нную времени, так как величина динамического сопротивлени  стабилитрона 16 мен етс  на несколь

Фиг. / 3 ко пор дков в зависимости от того, пробит он или зацерт. Так, например , в режиме формировани  периода следовани  импульсов стабилитрон 16 в пороговом каскаде импульсного генератора заперт и тока на пропускает, при этом его внутреннее сопротивление очень велико и обычно превьпаает величину 1 мгОм, а в режиме переключени ,когда стабилитрон 16 открыт, его сопротивление составл ет единицы Ом,отсюда и изменени  соответствующей посто нной времени на 4-5 пор дков, что обеспечивает эффективное подавление низкочастотного шумового .фона: в режиме формировани  периода следовани . Дополнительныепреимущества предложенного устройства по отношению к прототипу выражаютс  в сокращении количества используемых элементов в схеме на 50% и в обеспечении возможности регулировани  периода следовани  импульсов более простыми и надежными средствами, а именно переменным резистором 18 в цепи эмиттеров транзисторного модул тора 17, вход щего в состав выходного порогового каскада, а :не во врем задающую цепь интегратора как в прототипе, что также повышает стабильность частоты следовани  импульсов в предложенном устройстве .

f., .... .-,...-,;..;;

- ff ,-., f- .- -..,- -л-лг I r-- 9вЗ&3

(/ Л

Фиг. 2

Claims (1)

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий источник питания с симметричными разнополярными уровнями напряжения, собранный на двух стабилитронах и балластном резисторе, времязадающий каскад, собранный на операционном усилителе с дифференциальным входом, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор времязадающей цепи, резистор которой подключен к инвертирующему входу операционного усилителя и плюсовой шине источника питания, цепь задержки выключения реле, подключенную через диод и разомкнутый контакт реле к обмотке реле выходного каскада, и цепь.обратной связи из последовательно включенных ограничительного резистора и разомкнутого контакта, реле, которое шунтирует конденсатор времязадающей цепи, отличаю-, щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты следования импульсов и ускорения формирования фронтов импульсов, введен выходной пороговый каскад, содержащий усилитель тока на транзисторе, динамический фильтр нижних частот на стабилитроне, и усилитель мощности, собранный на транзисторном модуляторе, нагруженном на реле, при этом база транзистора усилителя тока подключена через резистор к выходу операционного усилителя, коллектор подключен к минусовой шине источника питания, а эмиттер подключен последовательно через стабилитрон динамического фильтра нижних частот к двум базам транзисторного модулятора, оба эмиттера которого подключены через переменный резистор к плюсовой шине источника питания, а общий коллектор к выводу обмотки реле, второй вывод которой подключен к общей шине, причем обмотка реле зашунтирована диодом, а к обеим выводам стабилитрона динамического фильтра нижнихчастот подключены конденсаторы,вторыевы, воды которых подключены к общей шине .

   SU η» 793303

   1 793303