генератор прямоугольного напряжения

Формула изобретения

Генератор прямоугольного напряжения, содержащий генератор с фазовой автоподстройкой частоты, включающий в себя фазовый компаратор, выход которого через фильтр низкой частоты подключен к входу генератора, управляемого напряжением, выход которого соединен с вторым входом фазового компаратора, отличающийся тем, что указанный генератор прямоугольного напряжения выполнен N-канальным, каждый из N каналов содержит генератор с фазовой автоподстройкой частоты, компаратор с N резисторами и фазосдвигающее устройство, причем инвертирующий вход компаратора соединен через N-1 резистор с выходами остальных N-1 каналов и через N-й резистор - с выходом генератора, управляемого напряжением, а выход указанного компаратора через фазосдвигающее устройство подключен к первому входу указанного фазового компаратора, при этом выход генератора, управляемого напряжением, является выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве задающего генератора в многоканальных системах автоматического регулирования и контроля.

Для создания помехоустойчивых, синхронизируемых внешней частотой задающих генераторов используются схемы генераторов с фазовой автоподстройкой частоты [1].

Известно устройство фазовой автоподстройки частоты [2], содержащее генератор, управляемый напряжением, фазовый компаратор, усилитель-формирователь входного сигнала, фильтр низкой частоты, используемое как генератор и формирователь сигналов.

Задачей, на решение которой направлено создание заявленного изобретения, является разработка генератора прямоугольного напряжения, предназначенного для использования в качестве задающего генератора в системах автоматического регулирования и контроля и обладающего высокой надежностью и точностью синхронизации частоты и фазы.

Задача решается тем, что генератор прямоугольного напряжения, содержащий генератор с фазовой автоподстройкой частоты, включающий в себя фазовый компаратор, выход которого через фильтр низкой частоты подключен ко входу генератора, управляемого напряжением, выход которого соединен со вторым входом фазового компаратора и является выходом устройства, выполнен N-канальным, в каждый из N каналов дополнительно введены компаратор с N резисторами и фазосдвигающее устройство, причем инвертирующий вход компаратора соединен через N-1 резисторов с выходами остальных N-1 каналов и через N-ный резистор с выходом генератора, управляемого напряжением, а выход указанного компаратора через фазосдвигающее устройство подключен к первому входу указанного фазового компаратора.

На чертеже представлена схема генератора прямоугольного напряжения.

Устройство состоит из N каналов, каждый из которых содержит N-1 резисторов 1, подключенных к инвертирующему входу компаратора 2, фазосдвигающее устройство 3, вход которого подключен к выходу компаратора 2, а выход к первому входу фазового компаратора 4, второй вход которого соединен с выходом генератора, управляемого напряжением, 5, а выход фазового компаратора 4 - через фильтр низкой частоты 6 со входом указанного генератора, управляемого напряжением, 5, выход которого через N-ный резистор 7 подключен к инвертирующему входу компаратора 2, при этом указанный выход генератора, управляемого напряжением, 5, является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Основой схемы является генератор, управляемый напряжением, 5 (ГУН). Изменение управляющего напряжения на входе ГУН 5 вызывает пропорциональное изменение частоты выходного сигнала.

Элементы схемы: компаратор 2, фазосдвигающее устройство 3, фазовый компаратор 4, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 6 составляют петлю фазовой автоподстройки (ФАП), назначение которой - выработка напряжения ошибки для управления частотой ГУН 5.

Выходные импульсные сигналы с N-1 каналов генератора прямоугольного напряжения поступают на N-1 резисторов 1, подключенных к инвертирующему входу компаратора 2 в каждом из N каналов, на выходе которого формируется образцовое напряжение прямоугольной формы для подстройки частоты ГУН 5. Этот сигнал подается через фазосдвигающее устройство 3 на первый вход фазового компаратора 4, на второй вход которого подается сигнал собственной частоты с выхода ГУН 5. На выходе фазового компаратора 4 в начальный момент получается напряжение ошибки, соответствующее разности частот сигналов на его первом и втором входах. После фильтрации фильтром низкой частоты 6 сглаженное напряжение с выхода ФНЧ 6 поступает на вход ГУН 5 в такой фазе, чтобы частота ГУН 5 стала приближаться к частоте компаратора 2. Этот процесс подстройки будет продолжаться до полного выравнивания частот и фаз сигналов компаратора 2 и ГУН 5.

Задача фазосдвигающего устройства 3 - обеспечение постоянного сдвига фаз между выходным сигналом компаратора 2 и сигналом ГУН 5, равного 90^o, для формирования в установившемся режиме (когда оба сигнала синхронны и синфазны) сигнала ошибки, отличного от нуля и равного, после сглаживания фильтром низкой частоты 6, половине напряжения питания, под действием которого ГУН 5 генерирует на центральной частоте диапазона. В этом случае на выходе фазового компаратора 4 напряжение имеет форму меандра удвоенной частоты ГУН 5.

Применение такого устройства в многоканальных системах автоматического регулирования и контроля в качестве задающего генератора позволяет наряду с достижением высокой точности регулирования обеспечить глубокое резервирование и, следовательно, высокую надежность.

В настоящее время на предприятии ООО "Космос-ЭНВО" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их высокую надежность и точность синхронизации.

Список литературы

1. Гальперин М.В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 180-185.

2. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1987, с. 278-284.