Генератор напряжения треугольной формы

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (193 (И) mo Н 03 К 4/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБ,Ф (21) 3407291/18-21 (22) 15,03.82 (46) 07.07.83. Бюл. 11 -25 (72) Ю.Н.Ерофеев (53) 621 ° 374(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1. Грэли Дж. Проектирование и применение операционных усилителей.

M., "Мир", 1974, с.425, рис.10.21.

2. Авторское свидетельство СССР

N 830640, кл. Н 03 К 4/06, 04.07.79. (54)(57) ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕУГОЛЬНОЙ ФОРИЬ!, содержащий первый ре" зистор, первый вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, конденсатор, включенный между инвертирующим. входом операционного усилителя и общей шиной устройства, два токостабилизирующих транзистора разного типа проводимости, коллекторы которых соединены с инвертирующим входом.операционного усилителя, два ключевых транзистора разного типа проводимости, базы которых соединены с общей шиной устройства, а коллектор ключевого транзистора типа р-и-р - с эмиттером токостабилизирующего транзистора типа и-р-п и с первым выводом второго резистора, коллектор ключевого транзистора типа п-,р-n - с эмитте" ром токостабилизирующего транзистора типа р-и-р и с первым выводом третьего резистора, шину источника отрицательного напряжения, соединенную с первым входом питания операционного усилителя и с базой токостабилизирующего транзистора типа n-p-п, шину источника положительного напряжения, соединенную с вторым входом питания операционного усилителя и с базой токостабилизирующего транзистора типа р"n-р, шину дополнительного источника отрицательного напряжения, подключенную к второму выводу второго резистора, шину дополнительного источника положительного напряжения, подключенную к второму выводу третьего резистора, стабилитрон, катод которого соединен с эмиттером ключевого транзистора типа п-р-п, о т л ич а ю щ и " c я тем, что, с целью Е повышения стабильности работы, в него ур введены первый и второй диоды, четвертый и пятый резисторы, причем вто- С рой вывод первого резистора соединен с катодом первого диода, анодом вто- © рого диода и первым выводом четвертого резистора, анод первого диода соединен с анодом стабилитрона и эмит.:,тером ключевого транзистора типа ( р-п-р, катод второго диода соединен .с катодом стабилитрона и с эмиттером ключевого -транзистора типа и -р-п, второй вывод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства.

1027808

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в формирующих устройствах, Известен формирователь напряжения, содержащий операционный усилитель, выход которого подключен к одной диагонали мостового элемента, в другую диагональ которого включен стабилитрон задающую RC цепь 1 1) .

Недостатком данного устройства яв- 10 ляется ограниченность функциональных возможностей.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор напряжения тре-. угольной формы, содержащий первый ре- 15 зистор, первый вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной устройства, два токостабилизирующих транзистора разного типа проводимости, коллекторы которых соединены с инвертирующим входом операционного усилителя, два ключевых транзистора разного типа про-25 водимости, базы которых соединены с общей шиной устройства, коллектор ключевого транзистора типа р-и-р. - с эмиттером токостабилизирующего транзистора типа и-р-и и с первым выводом 3р второго резистора, коплектор ключевого транзистора типа и-р-n - с эмиттером токостабилизирующего транзистора типа р-п-р и с первым выводом третьего резистора, шину источника отри35 цательного напряжения, соединенную с первым входом питания операционного усилителя и с базой токостабилизирующего транзистора типа и-р-и шину источника положительного напряжения, соединенную с вторым входом питания операционного усилителя и с базой токостабилизирующего транзистора типа р-п-р, шину дополнительного источника отрицательного напряжения, подключен45 ную к второму выводу второго резистора, шину дополнительного источника положительного напряжения, подключенную к второму выводу третьего резистора, и стабилитрон, соединенный катодом которого соединен с эмиттером ключевого транзистора типа и-р-и f2).

Недостатком известного устройства является низкая стабильность работы ° .

Цель изобретения - повышение стабильности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что генератор напряжения треугольной формы,,содержащий первый резистор, первый вывод которого соединен с выходом операционного усилителя конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной устройства, два токостабилизирующих транзистора разного типа проводимости, коллекторы которых соединены с инвертирующим входом операционного усилителя, два ключевых транзистора разного типа проводимости, базы которых соединень1 с общей шиной устройства, коллектор ключевого транзис тора типа р-и-р - с эмиттером токостабилизирующего транзистора типа и-р-и и с первым выводом второго резистора, коллектор ключевого транзистора типа и-р-и - с эмиттером токостабилизирую-. щего транзистора типа р-n-p и с первым выводом третьего резистора, шину источника отрицательного напряжения, соединенную с первым входом питания операционного усилителя и с базой токостабилизирующего транзистора типа п-р-п, шину источника положительного напряжения, соединенную с вторым входом питания операционного усилителя и с базой токостабилизирующего транзистора типа р-п-р, шину дополнительного источника отрицательного напряжения, подключенную к второму выводу второго резистора, шину дополнительного источника положительного напряжения, подключенную к второму выводу третьего резистора, стабилитрон, катод которого соединен с эмиттером ключевого транзистора типа п-р-п, введены первый и второй диоды, четвертый и пятый резисторы, причем второй вывод первого резистора соединен с катодом первого диода, анодом второго диода и первым выводом четвертого резистора, анод первого диода соединен с анодом стабилитрона и эмиттером ключевого транзистора типа р-l1-ð, катод второго диода соединен с катодом стабилитрона и с эмиттером ключевого транзистора типа п-р-п, второй вывод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом пятого резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной устройства.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый резистор 1, операционный усилитель 2 с

08 з 10278 шинами 3 и 4 входа, шиной 5 выхода, шинами 6 и 7 питания, токостимулирующие транзисторы 8 и 9, ключевые транзисторы 10 и 11, конденсатор 12, второй резистор lj, третий резистор 14-, 5. шину 1 источника отрицательного напряжения, шину 16 источника положительного напряжения, шину 17 дополнительного источника отрицательного напряжения, шину 18 дополнительного 10 источника положительного напряжения, стабилитрон 19, первый диод 20, второй диод 21, четвертый. резистор 22, пятый резистор 23.

Устройство работает следующим образом.

После включения источников питаю щих напряжений на шине 5 выхода операционного усилителя 2 напряжение мо- 2О жет иметь либо положительное, либо отрицательное значение. Пусть, для определенности, напряжениеокажется положительным. Тогда ток с шины 5 выхода операционного усилителя 2 замыкается на общую шину устройства по цепи: первый резистор 1 — второй диод 2 1 - стабилитрон 19, включенный выходным напряжением операционного усилителя 2 в режим стабилизации на" пряжения - эмиттерный переход ключевого транзистора 10 типа р-и-р. Напряжение на аноде второго диода 21 равйо сумме напряжения стабилизации стабилитрона 19 и напряжений на пря" мосмещенных втором диоде 21 и эмит" терном переходе ключевого транзистора 10 типа р-и-р. Это напряжение блйзко к напряжению стабилизации стабилитрона 19 и стабильно в заданном температурном диапазоне работы уст40 ройства. Указанное напряжение подает" ся на реэистивный делитель, образованный четвертым резистором 22 и пя тым резистором 23. Снимаемое с этого делителя напряжение, задающее уровень напряжения на шине 4 входа операцион" .ного усилителя 2, также стабильно.

При этом транзистор 10 при заданном значении тока в цепи его эмиттера бу дет насыщен. Напряжение на его коллекторе близко к нулю. Токостабилизирующий транзистор 8 типа и-р-и будет заперт всем напряжением источника отрицательного питающего напряжения.

Ток коллектора запертого токостабили зирующего транзистора типа и-р-и практически равен нулю, и он в заряде конденсатора 12 не участвует. Змиттер ный переход ключевого транзистора 11 типа о-р-и заперт положительным напряжением, снимаемым с катода включен. ного стабилитрона и близким к напря" жению стабилизации да ного стабилитрона. Поэтому ключевой транзистор ll типа и-р-и заперт и не влияет на состояние токостабилизирующего транзистора 9 типа и-р-и . Госкольку напряжение дополнительногэ источника положительного напряжения (шина t8) больше напряжения источника положительного питающего напряжения (шина 16), то эмиттерный переход токостабилизирующего транзистора 9 типа р-и-р смещен в прямом направлении.

Эмиттерный ток этого транзистора задается третьим резистором 14. Коллек торный ток транзистора, работающего в активном режиме, очень, слабо зависит от коллекторного напряжения и практически равен эмиттерному току.

Этим постоянным коллекторным током осуществляется заряд конденсатора 12.

Напряжение на конденсаторе l2 возрастает со временем по линейному закону.

Когда напряжение на конденсаторе 12 достигнет уровня напряжения, задайного делителем из резисторов 22 и 23 на шине 4 входа операционного усилителя 1, и превысит указанный уровень на очень малую величину, операционный усилитель 2 переключится в состояние когда на его выходе будет другой, отрицательный уровень напряжения.

Изменение знака выходного напряжения приведет к следующим переключениям s устройстве.

8ыходной ток операционного усилителя 2 будет протекат ь на общую шину устройства уже по другой цепи: первый резистор 1, первый диод 20, анод стабилитрона 19, его катод, эмиттерный переход ключевого транзистора ll типа и-р-и. Стабилитрон по-прежнему включен, но уже отрицательным выходным напряжением операционного усилителя.

Отрицательным напряжением, получаемым на аноде стабилитрона, ключевой транзистор 10 типа р-и-р выключается.

Ключевой транзистор 11 типа и-р-и током, протекающим через стабилитрон

19 и эмиттерный переход указанного транзистора.

Благодаря насыщению транзистора 11 токостабилизирующий транзистор 9 типа р-и-р выключается и не влияет на

1027808 процессы заряда и разряда конденсатора 12.

После запирания ключевого транзи-, стора 10 типа р-п-р токостабилизирующий транзистор 8 типа n-p n вклю чается и переходит в активный режим, его эмиттерный ток определяется величиной сопротивления второго резистора 13. Коллекторным током данного транзистора будет осуществляться раз- 1О ряд конденсатора 12.

Напряжение на шине 4 входа ста" новится отрицательным.

По мере разряда конденсатора 12 15 напряжение на его верхней обкладке уменьшается по линейному закону,. . переходит через нулевой уровень и про". далжает уменьшаться далее по тому же линейному закону. Когда отрицательное 20 напряжение на конденсаторе достигнет отрицательного значения, заданного по шине 4 входа операционного усилителя

2 с помощью делителя из резисторов 22 и 23, операционный усилитель 2 опять 25 переключается, и напряжение на его выходе скачком изменяется от отрицательного уровня до положительного.

При этом выходной ток операционного усилителя 2 будет протекать к общей шине устройства через цепь, первый резистор 1, второй диод 21, катод стабилитрана 19, его анод, эмиттерный переход ключевого транзистора 10 типа р-л-р; ключевой транзистор 10 типа р-и-р этим током насыщается; напряжение на катоде стабилитрона 19 оказывается положительным и этим напряжением выключается ключевой транзистор 11 типа n-p-п; вследствие выключения ключевого транзистора 11 токастабилизирующий транзистор 9 типа р-и-р включается и переходит в актив- ный режим; вследствие насыщения ключевого транзистора 10 типа р-n"р токо-4> стабилизирующий транзистор 8 типа и-р-и выключается; с делителя, образованного четвертым резистором 22 и пятым резистором 23, на шину 4 входа операционного усилителя 1 будет подаваться положительное напряжение высокой стабильности; диод 20 запирается суммой напряжений, выделяющихся на открытом диоде 21 и включенном стабилитроне 19, конденсатор 12 начинает опять заряжаться коллекторным током транзистора 9, работающего в активном режиме.

По мере заряда конденсатора 12 напряжение на его верхней обкладке увеличивается, переходит нулевой уровень и продолжает увеличиваться в положительной области по тому же линейному закону. Когда напряжение на конденсаторе достигнет значения, заданного делителем на неинвертирующем входе операционного усилителя 2, последний опять переключается, и процессы в устройстве повторяются.

Таким образом, на конденсаторе 12 вырабатывается напряжение треугольной формы с участками линейного возрастания и линейного убывания напряжения.

При симметрии элементов схемы положительная и отрицательная полуволны этого напряжения симметричны, длительности их одинаковы, время прямого хода треугольника напряжения и время обратного хода также одинаковы.

Можно обеспечить и неодинаковое время прямого и обратного хода, например увеличив коллекторный ток зарядного транзистора 9 типа р-n-p по сравнению с коллекторным током зарядного транзистора 8 типа п-р-р; за счет, использования неравных по величине сопротивления резисторов 13 и 14 можно получить значенйе прямого хода меньшее, чем значение обратного. Амплитуда положительной и отрицательной полуволн при этом останется без изменения и равенство их сохраНится.

1027808

Составитель Д.Горбачев

Редактор Н.Ковалева Техред Д.Дч Корректор В.Гирняк

Заказ 4754/58 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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