SU1150739A1

SU1150739A1 - Self-excited sawtooth voltage generator

Info

Publication number: SU1150739A1
Application number: SU833639826A
Authority: SU
Inventors: Владимир Антонович Бондарь
Priority date: 1983-06-23
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1985-04-15

Abstract

АВТОГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий интегратор , выход которого соединен с входом компаратора с диодным мостом в цепи обратной св зи, причем точка соединени катодов диодного моста подключена через первый резистор к подвижному контакту первого резистивного делител напр жени , a точка соединени анодов - через второй резистор - к подвижному контакту второго резистивного делител напр жени , отличающийс тем, что, с целью повышени стабильности амплитуды и частоты выходного напр жени , в него введены первый и второй переключатели, подключенные переключающими контактами соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам интегратора , при этом размыкающий контакт первого и замыкающий контакт второго переключателей соединены с подвижным контактом первого резистивного делител напр жени , замыкающий контакт первого и i размыкающий контакт второго переключателей - с подвижным контактом второго (Л резистивного делител напр жени , a управл ющие входы переключателей соединены с выходом компаратора.POWERED VOLTAGE AUTOGENERATOR, containing an integrator, the output of which is connected to the comparator input with a diode bridge in the feedback circuit, the connection point of the cathodes of the diode bridge connected through the first resistor to the moving contact of the first resistive voltage divider, and the connection point of the anodes - through the second resistor - to the moving contact of the second resistive voltage divider, characterized in that, in order to increase the stability of the amplitude and frequency of the output voltage, the first and second switches connected to the switching contacts respectively to the inverting and non-inverting inputs of the integrator, while the opening contact of the first and the closing contact of the second switch are connected to the moving contact of the first resistive voltage divider, the closing contact of the first and i closing contact of the second switch to the moving contact of the second (L resistive a voltage divider, and the control inputs of the switches are connected to the comparator output.

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано, например, в радиотехнических измерительных системах .The invention relates to a pulse technique and can be used, for example, in radio engineering measurement systems.

Известен автогенератор, содержащий последовательно включенные в кольцо интегратор , компаратор и диодный мост, а также два преобразовател напр жение-ток 1.A self-oscillator is known, comprising an integrator, a comparator and a diode bridge in series with the ring, as well as two voltage-current converters 1.

Недостатком такого генератора вл етс повышенна сложность, снижающа его надежность, а также вли ние нестабильности преобразователей (дрейф температурный и временной) на стабильность амплитуды и частоты генерируемого пилообразного напр жени . Существенно здесь и вли ние сопротивлений утечки устройств, подключенных параллельно формирующему конденсатору интегратора (резисторы, диоды, преобразователи ).The disadvantage of such a generator is an increased complexity, which reduces its reliability, as well as the effect of transducer instability (temperature and time drift) on the stability of the amplitude and frequency of the generated sawtooth voltage. The influence of the leakage resistance of devices connected in parallel to the integrator forming capacitor (resistors, diodes, converters) is also significant.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс автогенератор пилообразного напр жени , содержащий интегратор, выход которого соединен со входом компаратора с диодным мостом в цепи обратной св зи его, причем точки соединени катодов диодного моста подключены через первый резистор к подвижному контакту первого резистивного делител напр жени , а точка соединени анодов через второй резистор - к подвижному контакту второго резистивного делител напр жени , первый и второй транзисторы , резисторы, диоды 2.The closest to the present invention is a sawtooth voltage autogenerator containing an integrator, the output of which is connected to the input of a comparator with a diode bridge in its feedback circuit, the connection points of the cathodes of the diode bridge connected through the first resistor to the moving contact of the first resistive voltage divider, and the connection point of the anodes through the second resistor to the moving contact of the second resistive voltage divider, the first and second transistors, resistors, diodes 2.

Недостатком этого устройства вл етс низка стабильность амплитуды и частоты.A disadvantage of this device is the low amplitude and frequency stability.

Целью изобретени вл етс повышение стабильности амплитуды и частоты выходного напр жени .The aim of the invention is to increase the amplitude stability and frequency of the output voltage.

Поставленна цель достигаетс тем, что в автогенератор пилообразного напр жени , содержащий интегратор, выход которого соединен со входом компаратора с диодным мостом в цепи обратной св зи, причем точка соединени катодов диодного моста подключена через первый резистор к подвижному контакту первого резистивного делител напр жени , а точка соединени анодов - через второй резистор - к подвижному контакту второго резистивного делител напр жени , введены первый и второй переключатели, подключенные переключающими контактами соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам интегратора , при этом размыкающий контакт первого и замыкающий контакт второго переключателей соединены с подвижным контактом первого резистивного делител напр жени , замыкающий контакт первого и размыкающий контакт второго переключателей - с подвижным контактом второго резистивного делител напр жени , а управл ющие входы переключателей соединены с выходом компаратора.The goal is achieved by connecting a sawtooth voltage generator containing an integrator whose output is connected to the comparator input with a diode bridge in the feedback circuit, the connection point of the cathodes of the diode bridge connected via the first resistor to the moving contact of the first resistive voltage divider, and the anodes connection point — through the second resistor — to the moving contact of the second resistive voltage divider, the first and second switches connected by the switching contacts are introduced; directly to the inverting and non-inverting inputs of the integrator, with the opening contact of the first and the closing contact of the second switch connected to the moving contact of the first resistive voltage divider, the closing contact of the first and opening contact of the second switch to the moving contact of the second resistive voltage divider, and control inputs switches connected to the output of the comparator.

На чертеже приведена принципиальна электрическа схема предлагаемого устройства .The drawing shows the principal electrical circuit of the proposed device.

Устройство содержит интегратор 1, выход которого соединен со входом компаратора 2 с диодным мостом 3 в цепи обратной св зи, причем точка соединени катодов диодного моста подключена через первый резистор 4 к подвижному контакту первого резистивного делител 5 напр жени , а точка соединени анодов через второй резистор 6 - к подвижному контакту второго резистивного делител 7 напр жени , первый и второй переключатели 8 и 9, подключенные переключающими контактами соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам интегратора 1, при этом размыкающий контакт первого и замыкающий контакт второго переключателей 8 и 9 соединены с подвижным контактом первого резистивного делител 5 напр жени , а замыкающий контакт первого и размыкающий контакт второго переключателей - с подвижным контактом второго резистивного делител напр жени , управл ющие входы первого и второго переключателей 8 и 9 соединены с выхо5 дом компаратора 2.The device contains an integrator 1, the output of which is connected to the input of the comparator 2 with a diode bridge 3 in the feedback circuit, the connection point of the cathodes of the diode bridge connected via the first resistor 4 to the moving contact of the first resistive voltage divider 5, and the connection point of the anodes through the second resistor 6 - to the moving contact of the second resistive voltage divider 7, the first and second switches 8 and 9, connected by switching contacts to the inverting and non-inverting inputs of the integrator 1, respectively, with This is the opening contact of the first and the closing contact of the second switches 8 and 9 are connected to the moving contact of the first resistive voltage divider 5, and the closing contact of the first switch and the disconnecting contact of the second switch to the moving contact of the second resistive voltage divider, control inputs of the first and second switches 8 and 9 are connected to the output of the comparator 2.

Устройство содержит также повторитель 10 напр жени дл разводки.The device also contains a voltage follower 10 for wiring.

Автогенератор пилообразного напр жени работает следующим образом.The autogenerator sawtooth voltage works as follows.

Переключатели 8 и 9 работают в проти вофазе (показано стрелками). Допустим, на выходе компаратора 2 установилс отрицательный уровень напр жени . Переключатель 8 переключаетс в правое положение, переключатель 9 - в левое. Тогда к инвертирующему входу интегратора 1 подключаетс отрицательное напр жение с резистивного делител 7. К неинвертирующему входу интегратора 1 в этот момент подключаетс положительное напр жение с резистивного делител 5. В результате, на выходеSwitches 8 and 9 operate in opposite phase (indicated by arrows). Suppose that a negative voltage level is set at the output of comparator 2. Switch 8 switches to the right position, switch 9 to the left. Then the negative voltage from the resistive divider 7 is connected to the inverting input of the integrator 1. A positive voltage is connected to the non-inverting input of the integrator 1 at this moment. As a result, the output

0 интегратора 1 формируетс линейно возрастающее напр жение, достигающее уровн , определ емого абсолютной величиной отрицательного напр жени , снимаемого с делител 7 и подаваемого в точку сравнени ,0, the integrator 1 generates a linearly increasing voltage, reaching a level determined by the absolute value of the negative voltage taken from divider 7 and supplied to the reference point,

5 т.е. на вход компаратора 2. В момент равенства выходного напр жени автогенератора заданному уровню происходит переключение компаратора 2. На выходе устанавливаетс положительный уровень напр жени . Переключатели устанавливаютс 5 i.e. to the input of the comparator 2. At the moment of equality of the output voltage of the autogenerator to the specified level, the comparator 2 switches over. A positive voltage level is established at the output. Switches are set

0 в противоположное положение, на инвертирующий вход подаетс положительное напр жение с делител 5. На неинвертирующий вход при этом подаетс отрицательное напр жение с делител 7. На выходе интегратора I формируетс линейно уменьшающеес напр жение. Переключение компаратора происходит при достижении выходным напр жением автогенератора отрицательного уровн , равного по абсолютной величине положительному напр жению, установленному на выходе делител 5. При одинаковых сопротивлени х зар дных резисторов формируетс треугольное пилообразное напр жение , при различных - длительность обратного хода короче длительности пр мого хода. В предложенном генераторе, также как и в известном 2, обеспечиваетс плавна независима регулировка амплитуд положительной и отрицательной пол рности импульсов пилообразного напр жени при сохранении частоты генерации неизменной. Это достигаетс тем, что интегратор 1 благодар действию на его входе переключателей 8 и 9 работает в режиме интегрировани разности напр жений на его входах, т.е. как интегратор дифференциального типа. При изменении напр жени , например, на делителе 7 соответственно измен етс амплитуда положительной части импульса на выходе интегратора 1 за счет работы компаратора 2 с новым значением опорного напр жени , подаваемым на его вход через резистор 6. Поскольку при этом соответственно измен етс и напр жение, подаваемое на вход интегратора 1, скорость изменени пилообразного напр жени также измен етс , причем таким образом, что частота (период) остаютс неизменными. Дл точного поддержани посто нства частоты генерации необходимо обеспечить пропорциональность изменени скорости перезар да формирующих конденсаторов. Дл этого необходимо в случае использовани одного формирующего конденсатора подавать на вход интегратора напр жение (или ток), определ емые размахом амплитуд, т.е. разностью абсолютных значений амплитуд положительной и отрицательной частей импульса. В устройстве-прототипе эта операци осуществл етс с помощью дополнительных усилителей на транзисторах, в предлагаемом устройстве - благодар включению на входе интегратора 1 двух переключателей 12 и 13 напр жение (или ток), пропорциональные размаху выходного пилообразного сигнала, образуетс всегда между дифференциальными входами интегратора 1. Этим и обеспечиваетс высока стабильность частоты при раздельном регулировании амплитуд положительной и отрицательной частей пилообразного выходного сигнала. В качестве переключателей могут быть использованы электромагнитные реле (на низкой частоте) или ключи на бипол рных транзисторах с оптронным управлением (ключи типа К249КН1), а также на полевых транзисторах. Повышение стабильности амплитуды и частоты достигаетс тем, что исключены усилители-инверторы, используемые в прототипе дл формировани напр жени , пропорционального размаху пилообразного сигнала . Наличие этих усилителей снижает стабильность генератора, временную и температурную , за счет значительного дрейфа и нестабильности коэффициентов передач этих каскадов усилени . В предложенном автогенераторе функциональную роль этих усилителей выполн ют переключатели. В случае применени электромагнитных реле вносима ими нестабильность равна нулю. В транзисторном варианте их сопротивление в открытом состо нии на несколько пор дков меньше сопротивлений зар дных резисторов, поэтому его нестабильность практически не вли ет на параметры генератора. Это свидетельствует о существенном повышении стабильности по сравнению с прототипом (приблизительно на два пор дка).0 in the opposite position, a positive voltage from divider 5 is applied to the inverting input. A negative voltage from divider 7 is applied to the non-inverting input. A linearly decreasing voltage is formed at the output of the integrator I. The comparator switches when the output voltage of the oscillator reaches a negative level equal to the absolute value of the positive voltage set at the output of the divider 5. At the same resistance of the charging resistors, a triangular sawtooth voltage is formed, and at different times the return duration is shorter than the forward stroke . In the proposed generator, as well as in the well-known 2, the amplitudes of the positive and negative polarity of the saw-tooth pulses are continuously independent, while maintaining the generation frequency unchanged. This is achieved by the fact that the integrator 1, due to the action of switches 8 and 9 on its input, operates in the mode of integrating the difference of voltages at its inputs, i.e. as a differential type integrator. When the voltage changes, for example, on the divider 7, the amplitude of the positive part of the pulse at the output of the integrator 1 changes accordingly due to the operation of the comparator 2 with the new value of the reference voltage applied to its input through the resistor 6. Since this also changes the voltage supplied to the input of the integrator 1, the change in the saw-tooth voltage also varies, and in such a way that the frequency (period) remains unchanged. In order to precisely maintain the generation frequency constant, it is necessary to ensure the proportionality of the change in the rate of recharging of the forming capacitors. For this, it is necessary in the case of using one forming capacitor to supply a voltage (or current) to the integrator input, determined by the amplitude range, i.e. the difference of the absolute values of the amplitudes of the positive and negative parts of the pulse. In the prototype device, this operation is carried out using additional transistor amplifiers, and in the proposed device, due to the inclusion of two switches 12 and 13 at the input of the integrator 1, the voltage (or current) proportional to the span of the output sawtooth signal is always formed between the differential inputs of the integrator 1 This ensures high frequency stability with separate control of the amplitudes of the positive and negative parts of the sawtooth output signal. Electromagnetic relays (at low frequency) or keys on bipolar transistors with optocoupler control (K249KN1 keys), as well as on field effect transistors can be used as switches. The increase in amplitude and frequency stability is achieved by eliminating the amplifiers-inverters used in the prototype to form a voltage proportional to the span of the saw-tooth signal. The presence of these amplifiers reduces the stability of the generator, temporal and temperature, due to significant drift and instability of the transmission coefficients of these amplification stages. In the proposed auto-oscillator, the function of these amplifiers is performed by switches. If electromagnetic relays are used, the instability introduced by them is zero. In the transistor version, their resistance in the open state is several orders of magnitude lower than the resistances of the charging resistors; therefore, its instability has practically no effect on the generator parameters. This indicates a significant increase in stability compared to the prototype (approximately two orders of magnitude).

Claims

POWER VOLTAGE AUTO GENERATOR, comprising an integrator, the output of which is connected to the input of the comparator with a diode bridge in the feedback circuit, the connection point of the diode bridge cathodes connected through the first resistor to the movable contact of the first resistive voltage divider, and the connection point of the anodes through the second resistor to the movable contact of the second resistive voltage divider, characterized in that, in order to increase the stability of the amplitude and frequency of the output voltage, the first and second ne switches connected by switching contacts respectively to the inverting and non-inverting inputs of the integrator, while the opening contact of the first and the closing contact of the second switch are connected to the moving contact of the first resistive voltage divider, the closing contact of the first and opening contact of the second switch are connected to the moving contact of the second resistive voltage divider, and the control inputs of the switches are connected to the output of the comparator.