SU822373A1 - Генератор сигналов - Google Patents

Description

(54) ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ

фазы и частоты) при включении и перестройке частоты генератора. Причиной этого  вл етс  посто нна  времени фильтра нижних частот, примен емого на выходе смесител , величина которой (ычно значительно превосходит величину периода преобразуемого напр жени .

Цель изобретени  - повышение стабильности частоты и амплитуды выходного напр жени  генератора сигналов, а также сокращение времени его установлени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генератор сигналов, содержр1щий задающий генератор, подключенный к сигнальному входу преобразовател  частоты, выход которого соединен через фильтр нижних частот с входом усилител , введены одновибратор-и устройство запуска, включающее в себ  два нуль-органа, два триггера , интегратор, инвертор, электронный переключатель, п ть формирователей коротких импульсов, шесть элементов И, два элемента НЕ и элемент ИЛИ, при этом вход оцновибратора соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход подключен через последовательное соединение первого элемента НЕ и первого формировател  коротких импульсов к первым входам первого и второго элементов И, а также непосредственно к управл ющим входам преобразовател  частоты и интегратора , который своим сигнальным входом св зан с выходом электронного переключател , первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с выходом, инвертора н его входом, подключенным к шине посто нного напр жени ; управл ющий же вход электронного переключател  соединен через второй формирователь коротких импульсов с первым входом третьего элемента И, а также непосредственно с вторым входом первого элемента И и первым выходом первого триггера, второй выход которого св зан непосредственно с вторым входом второго элемента И и через третий формирователь коротких импульсов с первым входом четвертого элемента И, а счетный вход подключен к выходу первого нульоргана , который своим входом св зан с выходом задающего генератора; выходы первого и второго элементов И соединены попарно с первым и вторым входами второго триггера, соответствующие выходы которого попарно соединены с первыми входами п того и шетого Элементов И, которые своими выходами подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, третий и четвертый входы которого св заны с выходами соответственно третьего и чет iвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно через четвертый и п тый формирователи

коротких импульсов с вторыми входами п того и шестого элементов И, кроме того, второй вход третьего элемента И св зан непосредственно с входом второго элемента НЕ и с выходом второго нуль-органа, вход которого .подключен к выходу интегратора, а второй вход четвертого элемента И соединен с выходом второго элемента НЕ.

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого генератора сигналов .

Генератор сигналов содержит задающий генератор 1, преобразователь 2 частоты, фильтр 3 нижних частот, усилитель 4, одновибратор 5, устройсво 6 запуска, включающее в себ  нульорган 7, триггер 8 со счетным входом электронный переключатель 9, инвертор 10, интегратор 11, нуль-орган 12, элементы НЕ 13 и 14, формирователь 15 коротких импульсов, элементы И 16 и 17, триггер 18 с раздельным запуском, формирователи 19-22 коротких импульсов, элементы И 23-26 и элемент ИЛИ 27.

Выход задающего генератора 1 св зан с сигнальным входом преобразовател  2 частоты, который своим выходом через фильтр 3 нижних частот подключен к входу усилител  4. Управл ющий вход преобразовател  2 частоты соединен с выходом одновибратора 5, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 27 устройства 6 запуска. Кроме этого,к выходу одновибратора 5 подключены управл ющий вход интегратора 11 и вход элемента НЕ 14, выход которого через формирователь 15 коротких импульсов соединен с первыми входами элементов И 1Ь и 1 /.

Вход нуль-органа 7 подключен к выходу задающего генератора 1, а выход - к счетному входу триггера 8. Первый выход указанного триггера 8 св зан непосредственно с управл ющим входом электронного переключател  9 и вторым входом элемента И 16, а также через формирователь 19 коротких импульсов с первым входом элемента И ,а второй - непосредственно с вторым входом элемента И 17, а также через формирователь 20 коротких импульсов с первым входом элемента И 24.ПерВЫЙ и второй сигнальные вход электронного переключател  У соединены соответственно с входом и выходом инвертора 1р.Кроме этого, вход инвертора 10 подключен к источнику : посто нного напр жени  U. Выход же электронного переключател  9 подключен к сигнальному входу интегратора 11, который своим выходом соединен с входом нуль-органа 12. Выход нульоргана 12 соединен непосредственно с вторым входом элемента И 23; через формирователь 21 коротких импульсовс первым входом элемента И 25 и через элемент НЕ 13 с вторым входом элемента И 24 и входом формировател 22 коротких импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И .26. Вторые входы элементов И 25 и 26 подключены соответственно к первому и второму выходам триггера 18, соответствующие входы, которо го соединены попарно с выходами эле ментов И 16 и 17, Выходы элементов И 23-26 соединены с соответствующим входами элемента ИЛИ 27, Генератор сигналов работает следующим образом. Генерируемое задающим генераторо 1 напр жение, частота которого обыч но выбираетс  на несколько пор дков выше желаемой частоты генератора сигналов, подаетс  одновременно на сигнальный вход преобразовател  2 частоты и вход нуль-органа 7 устрой ства 6 запуска. На управл ющий вход преобразовател  2 частоты подаютс  короткие импульсы с выхода одновибратора 5. С исчезновением импульса одновибратора 5 преобразователь 2 частоты переходит в режим хранени , и до прихода следующего импульса одновибратора на его выходе сохран етс  уровень напр жени , соответствующий мгновенному значению, входного напр жени  в момент окончани  импульса одновибратора 5. Дл  запус ка одновибратора 5 используютс  запускающие импульсы, формируемые устройством б запуска. Их длительность выбираетс  значительно меньше длительности импульсов одновибратора . С этой целью в устройстве б запуска используютс  идентичные формирователи 15, 19,20, 21 и 2-2 корот ких импульсов, которые формируют ко роткие импульсы положительной пол р ности в моменты изменени  на входах состо ний с 0в1. С помощью нуль-органа 7 и тригге ра 8 со .счетньом входом из выходного напр жени  задающего генератора 1 формируютс  две противофазные после довательности импульсов типа меандр с частотой повторэни , равной половине частотЕ задающего генератора 1. Указанные импульсы, снимаемые с противофазных выходов триггера 8, используютс  дл  управлени  работой электронного переключател  9, элементов И 16 и И 17, а также в определенные моменты времени из их фронтов с помощью формирователей 19 и 20 коротких импульсов и элементов .И 23, 24 могут формироватьс  эапускающие импульсы одновибратора 5. В подавл ющем большинстве случаев формирование запускающих импульсов одновибратора происходит из фронтов нуль-органа 12 с помощью формирователей 21 и 22 коротких импульсов к элементам и 25, 26. Под воздействием выходных импульсов триггера 8 электронный переключатель 9 подключает сигнальный вход интегратора 11 поочередно то к входу (состо ние О на первом выходе триггера 8), то к выходу (состо ние . на первом выходе триггера 8) инвертора 10. Вследствие этого во врем  паузы между импульсами одновибратора 5 выходное напр жение интегратора 11 измен етс  по линейному закону в сторону плюса, если к его сигнальному входу подключен выход инвертора 10, и в сторону мину|са , если подключен вход инвертора 10. Во врем  действи  импульса одновибратора 5 разр дный ключ интегратора открыт и его выходное напр жение равно нулю. При оптимальном выборе посто нной времени интегратора 11 последний работает на линейном участке (без ограничени ) и уровень его выходного напр жени  достаточный дл  срабатывани  нуль-органа .12. Триггер 18 используетс  в качестве элемента пам ти, который запоминает состо ние триггера 8, а значит, и направление изменени  выходного напр жени  интегратора 11 в момент окончани  импульса одновибратора 5. Этим обеспечиваетс  формирование запускающих/импульсов из выходного напр жени  нуль-органа 12 при том же направлении изменени  напр жени  интегратора 11, которое он имел в мо- . мент окончани  предыдущего импульса одновибратора 5. Установка триггера 18 в состо ние, соответствующее состо нию триггера 8 и момент окончани  импульса одновибратора 5, осуществл етс  по следующей цепи: выход одновибратора 5 - последовательное соединение элемента НЕ 14 и формировател  15 коротких импульсов - первый вход одного из элементов И 16 или 17 (тот, в котором на втором входе имеетс  . При этом,если первый выход триггера 18 принимает состо ние , то формируетс  пачка запускающих импульсов из .передних фронтов выходного напр жени  нуль-с.)гана 12 с помощью формировател  21 коротких импульсов и элемента И 25. Если же второй выход триггера 18 находитс  в состо нии 1 , то пачка запускающих импульсов формируетс  из задних фронтов этого напр жени  с помощью элемента НЕ 13, формировател  22 коротких импульсов и элемента И 26. Неопределенность в установке триггера 18,: котора  имеет место, когда задний фронт импульса одновибратора 5 совпадает с фронтом выходного импульса триггера 8, не нарушает нормальной работы устройства 6 запуска, поскольку следующий импульс запуска одновибратора формируетс  непосредственно из фронта импульса триггера 8 одним из формирователей 19 или 20 коротких импульсов и соответствующим элементом И 23 или 24 (тем, у которого по второму имеетс  разрешающий потенциал i от нуль-горгана 12).

Дл  рассматриваемого случа  в момент включени ;генератора сигналов триггер 8 по первому выходу находит . с  в состо нии Ч, а триггер 18 по первому выходу - в состо нии . Напр жени  на выходах преобразовател  2 частоты .и интегратора 11 равны нулю. На врем  существовани  положительного потенциала на первом выходе триггера 8 электронный переключатель 9 подключает сигнальный вход интегратора 11 к выходу инвертора 10. Выходное напр жение интегратора 11 линейно нарастает, нуль-орган 12 находитс  в состо нии . В момент изменени  состо ни  первого выхода триггера 8 из Ч в О электронный переключатель 9 подключает к сигнальному iвходу интегратора вход инвертора 10, при этом напр жение интегратора 11 линейно падает. При прохождении выходным напр жением интегратора 11 нулевого уровн  нуль-орган 12 переходит в состо ние О. В этот момент из заднего фронта напр жени  нуль-органа 12 с помощью элемента НЕ 13 и формировател  22 коротких импульсов формиру:етс  первый запускающий импульс, который проходит через открытый по второму входу элемент И 26 и элемент ИЛИ 27 на вход одновибратора 5. До по влени  первого запускающего импульса элементы И 24, 25 заперты нулевыми потенциалами соответственно с выхода элемента НЕ 13 и первого выхода триггера 18. Элемент И 23 открыт по второму входу, однако в этот промежуток времени на его первый вход короткие импульсы не поступают. Под воздействием первого импульса запуска И 26 по вл етс  первый импульс одновибратора 5, который открывает ключ преобразовател  2 частоты. Выходное напр жение преобразовател  2 частоты следит за входным. В,это же врем  импульсом одновибратора по. управл ющему входу интегратор 11 удерживаетс  в разр женном состо нии. С окончанием импульса одновибратора 5 на выходе преобразовател  2 частоты действует напр жение,соответствующее мгновенному значению входного в момент окончани  импульса одновибратора . Так как задний фронт первого импульса одновибратора совпадает по времени с фронтом выходного импульса триггера 8-, то триггер 18 может прин ть любое состо ние. В то.же врем  в течение всей паузы после первого И1«тульса одновибратора нуль-орган 12 находитс  в состо нии , в результате чего по второму входу элемент И 23 открыт, т.е. имеетс  разрешение на прохождение второго запускающего импульса, сформированного формирователем 19 коротких импульсов из переднего фронта напр жени  триггера В. Пройд  через элемент ИЛИ 27,этот .запускающий импульс вторично запускает одновибратор Ь.По; воздействием второго импульса одновибратора в преобразователе 2 запоминаетс  новое значение напр жени . В момент по влени  заднего фронта импульса одновибратора триггер 18 по первому выходу устанавливаетс  в состо ние , обеспечива  разрешение на прохождение через элемент И 25 третьего, четвертого и п того запускающих импульсов, формируемых формирователем 21 коротких импульсов из переднего фронта выходного напр жени  нуль-органа 12. Через элементы И 23, 24, 25 на этом интервале запускающие импульсы не проход т.

В паузе между п тым и шестым импульсом одновибратора 5 напр жение на выходе интегратора 11 имеет отрицательную пол рность, поэтому нульорган 12 находитс  в состо нии О Нулевой потенциал на выходе нуль-органа 12 обеспечивает разрешение на прохождение через элемент И 24 запускающего импульса от форми ровател  :20 коротких импульсов, совпадающего с задним фронтом напр жени  триггера 8. Шестой импульс одновибратора устанавливает своим задним фронтом первый выход триггера 18 в состо ние О (если такое не было установлено предыдущим импульсе одновибратора ) . Новое состо ние триггера 18 обеспечивает возможность прохождени  через элемент И 26 седь мого, восьмого и дев того запускающих ши1пульсов, формируемых формирователем 22 из задних фронтов нульоргана 12.

С по влением дев того запускающего импульса первый цикл работы устройства б запуска заканчиваетс . В следующих циклах формирование запускающих импульсов происходит аналогичным образом.

Во врем  существовани  импульсов одновибратора, особенно в моменты по влени  из задних фронтов, на выходах открытых элементов И 23.-26 возможно по вление паразитных запускающих импульсов вызванных неустойчивостью состо ни  нуль-органа 12. Последнее обуславливаетс  нулевым выходным напр жением интегратора 11. Однако такие паразитные импульсы не привод т к повторному запуску одновибратора , поскольку в последнем не закончены восстановительные процессы Таким образом, периодичность следова ни  импульсов одновибратора не нарушаетс ..

Claims (2)

1. За один цикл работы устройства б запуска на выходе преобразовател  2 частоты формируютс  два периода напр жени . В приведенном примере длительность импульса одновибратора 5 составл ет четверть периода задающе го, генератора 1. .Нестабильность выходной частоты не возрастает с увеличением отношени  частот, что наблюдаетс  в генераторах сигналов с применением вспо могательного генератора. Это позвол ет в значительной степени расширить частотный диапазон генерируемых напр жений .в сторону инфраниэких частот . Другим важным преимуществом пред лагаемого генератора сигналов по сравнению с известным  вл етс  боле высока  стабильность амплитуды гене рируемых напр жений, поскольку исключен из схемы вспомогательный ген ратор, нестабильность амплитуды кот рого сказываетс  на нестабильности амплитуды выходного напр жени  Кроме того, в .предлагаемом генераторе сигналов возможно применение более быстродействующего фильтра нижних частот или даже его исключен из схемы, обусловленное значительным подавлением паразитных комбинационных частот в самом преобразователе частоты .- аналоговом запоминающем устройстве. Это позвол ет повысить быстродействие генератора сигналов, т.е. сократить врем  уста новлени  его выходных параметров при включении и перестройке частоты Формула изобретени  Генератор сигналов, содержащий задающий генератор, подключенный к сигнальному входу преобразовател  частоты, выход которого соединен через фильтр нижних частот с входом усилител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  стабиль ности частоты и амплитуды выходного напр жени , а также сокращени  времени его установлени , в Него введе ны одновибратор и устройство запуска , включающее в себ  два нуль-орга два триггера, интегратор, инвертор, злектронный переключатель, п ть фор мирователей коротких импульсов, шесть элементов И, два элемента.НЕ и элемент ИЛИ, при этом вход одно-, вибратора соединен с выходом элемен та ИЛИ, а выход подключен через последовательное соединение первого элемента НЕ и первого формировател  коротких импульсов к первым входам первого и второго элементов И, а также непосредственно к управл ющим входам преобразовател  частоты и интегратора , который своим сигнальным входом св зан с выходом электронного переключател , первый и второй сигнальные входы которого соединены соответственно с выходом инвертора и его входом, подключенным к шине посто нного напр жени ; управл ющий же вход электронного переключател  соединен через второй формирователь коротких импульсов с первым входом третьего элемента И, а также непосредственно с вторым входом первого элемента И и первым выходом первого триггера, второй выход которого соединен непосредственно с вторьм входом второго элемента И и через третий формирователь коротких импульсов с первым входом четвертого элемента И, а счет.ный вход подключен к выходу первого нуль-органа, который своим входом соединен с выходом задающего генератора; выходы первого и второго элементов И соединены попарно с первым и вторым входами второго триггера, соответствующие выходы которого попарно соединены с первыми входами п того и шестого элементов И, которые своими выходами подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ, третий и четвертый входы которого св заны с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно через четвертый и п тый формирователи коротких импульсов с вторыми входами п того и шестого элементов И, кроме того, второй вход третьего элемента И соединен непосредственно с входом второго элемента НЕ и с выходом второго нуль-органа, вход которого подключен к выхЬду интегратора , второй вход четвертого элемента И соединен с выходом второго элемента НЕ. Источники информации, прин тые Во внимание при экспертизе 1.Валитов Р.А. и др. Генераторы стимулирующих сигналов дл  автоматических систем контрол . М., Энерги , 1972, с.55.
2. 2.Барсуков Ф.и. Генерирование и селекци  сигналов низкой частоты . 1968, с.78. М., Энерги 

   И