Генератор пилообразного напряжения

 

ГБНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНО ГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий формиру ющий кокаёнсатор, к потенциальной обкладке которого подключены элементы заряда и разряда, неинвертирующий вход дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом делителя напряжения, ьчод питания дифференциального усидителя через генератор тока подключен к щине питания выход - к. управляющему входу элемента разряда и управляющему входу коммутатора , аналоговый выход которого соединен с оёщей щиной устройства, вход целителя напряжения соединен с входом управления генератора тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения времени обратного хода, введены резистор, диод, включенный между вторым выходом делителя напряжения и аналоговым входом коммутатора , подключенного через резистор к входу управления генератора тока.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН я цп Н 03 К 4/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3381627/18-21 (22) 14.01.82 (46) 15.05.83. Бюл. М 18 (72) М. В, Капитонов, К. П. Полянин, В. Г. А лексеев, Ю. M. Соколов и П. П. Холопов (71 ) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. B. И, Ульянова (Ленина) (53) 621.373(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

% 586554, кл. Н 03 К 4/08, 29. 12.75.

2. Патент США Мю 4047052, кл. 307-228, 16.03.76, (54) (57) ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, соцеркаший формируихний конденсатор, к потенциальной об клацке которого поцключены элементы

„„SU„» 1018208 A заряца и разряда, неинвертируюший вход цифференциального усилителя, инвертирукхций вхоц которого соединен с первым выходом целителя напряжения, вход пи» тания дифференциального усилителя через генератор тока подключен к шине питания выхоц — к. управляющему вхоцу элемента разряда и управляющему входу коммутатора, аналоговый выход которого соединен с общей шиной устройства, вход делителя напряжения соединен с вхоцом управления генератора тока, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения времени обратного хода, введены резистор, циод, включенный межцу вторым выходом целителя напряжения и аналоговым входом комму- Е татора, подключенного через резистор к входу управления генератора тока, С:

1 1О1

Изобретение относигся к импульсной технике и может быть использовано, например, в устройствах автоматики.

Известен генератор пилообразного напряжения, соцержаший формируюший конденсатор, к потенциальной обкладке которого подключены элементы заряда и разряца, неинвертируюший вход дифференциального усилителя $ 1) .

Недостатками устройства являются низкий КПД, большое время обратного хопа.

Наиболее близким к изобретению является генератор пилообразног о на пряжения, соде ржаший формирующий кон ценсатор, к потенциальной обкладке которого подключены элементы заряда и разряда, неинвертируюший вход циффе ренциального усилителя, инвертируюший вход которого соецинен с первым выходом делителя напряжения, вхоц питании через генератор тока подключен к шине питания, выход - к управляюшему входу разрядного элемента и управляюшему входу коммутатора, аналогичный выход которого соединен с обшей шиной устройства, вход делителя напряжения соецинен с входом управления генератора тока (2 ).

Недостатками устройства являются низкий КПД, большое время обратного хода.

Цель изобретения — повышение КПД, уменьшение времени обратного хода.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор пилообразного чапряжения, содержаший формируюший конденсатор к потенциальной обклацке которого подключены элементы заряда и разряда, неинвертируюший вход дифференциального усилителя, инвертируюший ахоп которого соединен с первым выхоцом целителя напряжения, вход питания цифферечциального усилителя через генератор тока подключен к шине питания, выхon - к управляюшему входу элемента разряда и управляюшему входу коммутатора, аналоговый выход которого соединен с обшей шиной устройства, вход целителя напряжения соединен с входом управления генератора тока, введены резистор, диод, включенный между вторым выходом делителя напряжения и аналоговым входрм коммутатора, подключенного через резистоо к входу управления генератора тока.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства, Устройство содержит формируюший конденсатор 1, зарядный элемент 2, разрядный элемент 3, дифференциальный

82!

20

30

40

50

Бремя разряда конденсатора 1 при реализации элемента 3 разряда по приве08 2 усилитель 4, целигель 5 напряжения, генератор 6 тока, коммутатор 7, диоц 8, резистор 9.

Устройс пво работает слецуюшим образом.

Пусть в исходном состоянии конденсатор 1 разряжен. Генератор 6 тока на своем выходе обеспечивает ток, минимально необходимый для работы дифференциального усилителя 4. При этом выходное напряжение цифференциального усилителя 4 близко к нулю, так как потенциал на инвертируюшем входе усилителя выше потенциала на неинвертируюшем вхоце. Коммутатор 7 и элемент 3 разряда заперты, Диод 8 находится поц обратным смешением, поэтому на вход генератора 6 тока через резистор 9 ток не поцается, На выходе целителя 5 напряжения присутствует высокий потенциал, соотве тству юший максимальному эначению амплитуцы генерируемого пилообразного напряжения. Так, вытекаюший из элемента 2 заряда, поступает в конденсатор 1, происходит заряц послецнего.

Если, например, выходной ток элемента 2 заряда стабилен, то напряжение на конденсаторе 1 возрастает по линейному закону, Когда напряжение на конденсаторе 1 немного превышает высокий потенциал на выходе целителя 5 напряжения, дифференциальный усилитель 4 переключается, и на его выходе появляется тбк. Происходит отпирание коммутатора 7 и элемента 3 разряда, начинается разряд конденсатора 1. Потенциал на выходе целителя 5 напряжения понижается цо нижнего уровня, соответствуюшего минимальному значению амплитуды генерируемого пилообразного сигнала, так как через диод 8 и коммутатор 7 выход делителя 5 напряжения подключается к обшему проводу, Одновременно c:этим отпирание коммутатора 7 вызывает протекание через резистор 9 дополнительного тока на вход управления генератора 6 тока, что увеличивает ток на его выходе и, как следствие ток на выходе цифференциального усилителя 4. Увеличение тока иа входе элемента 3 разряца еше в большей степени открывает ее и обеспечивает значительное возрастание скорости разряда конценсатора 1. Формируется крутой спацаюший фронт выходного пилообразного напояжения.

3 1018208 4 денной схеме определяется выражением то время 4< прецлагаемой схемы меньше, 4>=CA . 0n(U /U ), rae С вЂ” ем- .чем время разряда конденсатора в прор р п г (m y кость конценсатора 1 0 0 - мак; тотипе t . Выигрыш пля М))1 и типич° тс х п симальное и минимальное значение амплн у ного значения И > 10 составляет цы пилообразного напряжения;Р ;„- ми- 4p 6нимальная величина сопротивления в эле- Второй граничный случай имеет место, менте 3 разряда. когда,2;„=Х(1+< ), что соответствует раВеличина R выбирается как р> венству времени разряда конденсатора 1

-2U Р t(3+dan) гце )3 - коэф- в предлагаемой схеме и прототипе. Но р min- пнях р Ф р фициент усиления по току транзистора в и при этом мошность потребления преплацепи разряда; )с - коэффициент насыщения гаемой схемы меньше в (с +1)/(4+a/Щ транзистора, .1. - ssmoaHo6 ток генера« раз. Например, пля большинства практи» тора 6 тока в исходном состоянии; д - ческих случаев с "Я)10 и выигрыш по приращение выхоцного тока генератора 6 мощности потребления составляет не метока на время разряда конденсатора 1 1з w«Ä l >/2за счет подачи на его вход цополнитель- Еше больший эффект цостигается, если ного тока коммутатором 7 через резис- генератор пилообразного напряжения ратор 9.д = J, где а>4- коэффициент, ботает в широком диапазоне частот, т.е. показывающий во сколько раз ток генера- при неизменной величине конценсатора 1 тора 6 тока в режиме разряда конденса- 2О регулируется ток элемента 2 заряца. Б тора 1 больше, чем в исхоцном состоя- этом случае значение скважности меняетнии. Таким образом, время пропорци- ся от 10 (на верхней границе рабочего онально току 1(Й+с ", Предлагаемый частотного диапазона устройства) ц 10 генератор пилообразного напряжения имеет (на нижней границе), что обеспечивает преимушества перед прототипом в широ- 2 экономию по мощности потребления почти ком диапазоне изменения тока генерато- в с раз. ра тока прототипа от д„ у(1+а/р)по Между рассмотренными граничными значениями тока генератора тока в схеме прототипа предлагаемая схема имеет преность работы коммутирующего транзи-, к по скорости разряда констоРа 7, а 4з — PeM" заРЯца конпенса» цен атора 1, так и по мощности потребЗО тора 1 е

Ф ления, При сравнении цвух систем препполагается, что напряжения их питания Е,, Дальнейшая работа происходит следую.величины емкости конденсатора 1 и ам- шим обРазом. плитуды выхоцного пилообразного напря- з5 В процессе разряда конденсатора 1,, жения равны. когда потенциал на нем становится

Рассмотрим первый граничный случай, немного меньше нижнего уровня напряжекогца );,=ф1+а/щ, что соответствует,ния на выхопе делителя 5 напряжения, равенству мощностей потребления от ис пРоисходит пеРеключение циффеРенциальточника питания без учета мощности 4î ного усилителя 4 в исхоцное состояние.

1 потребляемой элементом 2 заряда. Дейст Злемент 3 разряда, коммутатор 7 и пиоц 8 вительно, мощность, потребляемая прото- запираются. На выхоце делителя 5 на«, гипомРг24 „=РЕпд(1+с /Я), а преплага- пряжения вновь появляется высокий пои ямой схемы Р2Е„ +2Е„f/à,=2Å,„Õ(1+a/6), тенциал, а выхоцной ток генератора 6 т.е, Р =Р.

45 тока снижается до исхоцного минимальНо поскольку время разряда конпенса- ного значения, Вновь начинается заряц тора 1 прецлагаемой схемы пропррциональ- конценсатора 1. Далее процесс повторяеч но току Ц14а), а прототипа -+<+a/QP, ся.

Составитель А. Горбачев

Рецактор И. Митровка Техред B.éàëåêîpåé Корректор Е. Рошко акаэ 3559/52 Тираж 936 Поцписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по пелам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нап., ц. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4