Показана возможность создания перестраиваемого по частоте функционального генератора прямоугольных и треугольных импульсов постоянной амплитуды с электронным синхронным управлением эквивалентных емкостей конденсаторов задающего генератора и интегратора. Такое управление возможно за счет использования повторителей напряжения, в цепь обратной связи которых через регулятор коэффициента передачи включены конденсаторы.
Общеизвестные функциональные генераторы содержат задающий генератор прямоугольных импульсов, к выходу которых подключен интегратор на основе RC-цепочки, в которой резистор играет роль генератора стабильного тока. Это обеспечивает линейный заряд и разряд конденсатора и формирование на его обкладках напряжения треугольной формы.
Недостатком классической схемы является то, что такой генератор способен работать только на одной частоте, поскольку при ее изменении амплитуда выходного сигнала треугольной формы заметно меняется. Для обеспечения возможности перестройки по частоте такого генератора с сохранением стабильной амплитуды выходного сигнала треугольной формы необходимо использовать схему стабилизации амплитуды, либо синхронно с изменением частоты генерации корректировать емкость конденсатора интегратора.
Решить проблему синхронного изменения частоты задающего генератора и ему соответствующее пропорциональное изменение емкости конденсатора интегратора возможно за счет использования электронного регулирования эквивалентной емкости конденсаторов. Принцип электронного регулирования параметров RLC-элементов описан в работах [1–7]. Такое управление эквивалентных параметров активных и реактивных элементов возможно, например, за счет использования повторителей напряжения, в цепь обратной связи которых через регулятор коэффициента передачи включены эти элементы [7].
 |
|
| Рисунок 1. | Электрическая схема функционального генератора с электронной регулировкой эквивалентных емкостей конденсаторов. |
Если к выходу повторителя подключить потенциометр, Рисунок 1, и между движком потенциометра и входом повторителя включить конденсатор, то эквивалентная емкость этого элемента CEQU в зависимости от положения движка потенциометра будет меняться от номинального C0 до практически нулевого значения по формуле
CEQU = C0(1 – KTRANS),
где KTRANS – коэффициент передачи от входа повторителя до движка потенциометра, KTRANS = 0…1.
Функциональный генератор, Рисунок 1, содержит задающий RC-генератор прямоугольных импульсов на операционном усилителе U1.1 микросхемы LM348. Сигналы с выхода генератора частотой 100…1000 Гц поступают на интегрирующую цепочку R3C2, в которой высокоомный резистор R3 выполняет роль генератора стабильного тока. На обкладках конденсатора C2 формируется сигнал треугольной формы. Далее с выхода повторителя напряжения на операционном усилителе U1.3 сигнал через разделительный конденсатор C3 поступает на каскад усиления на операционном усилителе U1.4.
Эквивалентная емкость конденсаторов C1 настройки частоты и C2 интегрирующей цепочки уменьшается при подаче на одну из его обкладок напряжения обратной связи. Это напряжение совпадает по фазе с входным напряжением и регулируется сдвоенным потенциометром R6.1 и R6.2.
Литература
- Miller J.M. Dependence of the input impedance of a three-electrode vacuum tube upon the load in the plate circuit // Scientific Papers of the Bureau of Standards, 1920, Vol. 15, № 351, P. 367–385.
- Sheingold D.H. Impedance and admittance transformations using operational amplifiers // The Lightning Empiricist, 1964, Vol. 12, № 1, P. 1,2,7,8.
- Gaon J. Feedback turns fixed capacitor into variable capacitance // Electronics, 1966, Vol. 39, № 24 (Nov. 28). P. 80.
- Коршунов А.И. Плавное регулирование емкости конденсаторов // Силовая электроника, 2014, № 4 (49), С. 36–40.
- Plasoianu Gh. Electronically-variable capacitor with wide range and high value // EDN. – June 20, 2018.
- Шустов М.А. Верньерный ГСТ капельного типа на диапазон 10–6…10–11 А.
- Woodward S.W. Synthesize variable in-circuit Rs, Ls, and Cs.
- Шустов М.А. Электронные регуляторы параметров RLC-элементов.
