加法三角信号调理器。方案、说明

加法三角信号调理器

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通过添加两个由桥式电路整流的不同极性的正弦信号来显示合成三角信号的可能性，其中一个相对于另一个相位偏移 90°；给出了描述信号添加过程动态的公式；在理论计算的基础上，创建了一种合成三角信号的装置电路。

三角信号通常在发生器中使用定时充电 RC 电路、数模转换器或通过硬件和软件综合获得。在这种情况下，通常难以实现生成信号的高线性度和对称性；由于设备的智力和资源强度显着增加，可以解决该问题[1-4]。

事实证明，使用倍频器获得几乎理想的三角形信号非常简单，该方案是在 70 世纪 90 年代初提出的（私人通信，S.I. Semenov 的倍频器）。该倍频器的工作原理是基于由桥式电路整流的两个正弦信号的反相相加，其中一个相对于另一个相位偏移 XNUMX°。尽管这种倍频器很简单，但直到最近，它的实际实施以及分析研究还没有进行。

从这种设备的输出端获取的信号形状的计算机建模表明，在整形器的输出端，当提供 90° 的相移时，会获得一个三角形信号。三角形加法信号调理器的框图如图 1 所示。 XNUMX. 在器件各控制点观察到的电过程动力学可以用以下表达式描述：

U1(t) = U0 sin(wt),
U2(t) = U0 sin(wt + 90),
U3(t) = U0 绝对值[sin(wt + 90)],
U4(t) = -U0 abs(sin wt),
U5(t) = U0 {abs[sin(wt + 90)] - abs(sin wt)}。
在一般情况下
Uout(t) = U0 {abs[sin(wt + n90)] - abs(sin wt)}, n=1,3,5... (1)
(2)
(3)
(4)
(5)

加法三角信号调理器。成型机结构图
图。1。成型机结构图

取自发生器 1（图 1）输出的正弦信号 (1) 被馈送到移相器 2 和电阻电压补偿器 4。相位偏移 90° 角的正弦信号 (2) 被馈送到二极管桥电路 3。来自电压补偿器 4 的信号被馈送到第二个反向连接的二极管桥电路 5。因此，整流后的双极信号 (3) 和 (5) 在二极管桥电路 3 的输出端形成，并且4. 这些信号在加法器 6 中相加，从而在负载电阻 Rload 处形成三角形输出信号 (5) - 具有不同相移的输出信号图如图 2 所示。

加法三角信号调理器。输出图
图 2。输出图

倍频器的实际电路 - 三角形整形器如图3所示。通过移相链 R1C1 的正弦输入信号被馈送到第一整流桥（二极管 VD1-VD4）。通过电位器 R2（“补偿”）的相同信号被馈送到第二个整流桥（二极管 VD5-VD8）。

加法三角信号调理器。三角波发生器示意图
图 3。三角波发生器示意图

在相对于公共母线的电桥的输出端，形成双极电压双倍频率的整流信号。电桥的输出通过电位器 R3（“平衡”）连接，在其引擎和公共总线之间连接负载电阻。

频率为 3 kHz 和电压为 5 V 的正弦信号被施加到整形器的输入端（图 2），通过连续调整调谐元件（电阻器 R1-R3）对器件进行调谐。电位器R1调节相移； R2——补偿信号通过移相链时的信号损耗（衰减）； R3 - 平衡混合信号的幅度。结果，在输出端形成了双倍频率 (10 kHz) 的三角形信号。

使用 Electronics Workbench 5.12 电路仿真程序测试了设备的操作。

用于获得三角信号的所述方案的优点包括其简单性和输出信号的高线性度。同时，由于使用了最简单类型的相移链，在窄频带中提供了接近理想的三角形输出信号，仅用于演示设备的工作原理。整形器能够工作的工作频率范围也受到整流二极管的频率特性的限制（上限大约对应于所用二极管的限制工作频率的 5 ... 10% 的值） .

因此，为了提供所需的信号形状，由于存在半导体非线性元件，器件元件必须满足特定的一组要求：

- 整流器的理想性（其伏安特性的线性和同一性）；
- n-p 转换的最小和相等电容（伏特电容特性的同一性）。

当使用同一生产批次的高频锗点二极管时，这些要求部分满足，根据相同的电流-电压和电压-电容特性标准选择，以及在相对低频区域（高达单位千赫兹），使用高幅度正弦信号（单位。..几十伏）并在匹配的负载上工作。

可以通过将二极管的工作点移动到线性部分来改善输出信号峰值的形状（整流信号的低压区域，其中半导体整流器的非线性特性最清楚地表达）直流供电的电流-电压特性。

文学

邦达 V.A. 线性变化电压发生器中电容器充电或放电过程的线性化研究：论文摘要。指责。对于Cand的程度。技术。科学。 - 托木斯克：TPI，1971。
诺特金 L.R. 函数发生器及其应用。 - M.：无线电和通信，1983 年。
Graf R., Shiite V. 电子电路百科全书。 T.7.Ch. I.-M.：DMK，2000。
舒斯托夫文学硕士相位调制三角电压发生器。 - 业余无线电爱好者，1999 年，第 5 期。

作者：M.A. 舒斯托夫；出版：radioradar.net

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