Управляемый генератор треугольного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 50 Н,03. К 4/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3512784/24-21 (22) 18. 11.- 82 (46) 30.12.84. Бюл. Р 48 (72) В.И.Кунов и А.А.Йферев (71) Новосибирский электротехнический институт. (53) 621. 374 (088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССР.

В 771859, кл. Н 03 К 4/06, 29.11„78.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 853785,кл, Н 03 К 4/06,12.04.79 (прототип). (54) (57) УПРАВЛЯЕИЬФ ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ; содержащий зарядный и разрядный преобразователи напряжение — ток, переключатель тока выход которого подключен ко входу

„„SU„„A интегратора, а вход — к выходу зарядного преобразователя напряжениеток,. отличающийся тем, что, с целью повышения стабильностиамплитуды во всем диапазоне частот, в него введены блок анализа среднего значения, блок анализа нулевого уровня, а выход интегратора соединен со входом блока анализа нулевого уровня и входом блока анализа среднего значения, выход которого соединен со входами зарядного и разрядного преобразователей напряжение — ток, а выход блока анализа нулевого уровня соединен с управляющим входом . разрядного преобразователя напряжеИ ние — ток. е

1132349

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано..в устройствах образцовых средств измерения. .Известен генератор треугольного напряжения, содержащий генератор, триггер, выходы которого подключены к управляющим входам электронных клю чей, источники опорного напряжения разной полярности, два формирователя напряжения, входы которых подключены к выходу интегратора, выходы — к его суммирующим входам, а входы управления — к выводам триггера, вход которого соединен с источником синхроимпульсов, третий вход интегратора подключен к.источникам опорного напряжения разной полярности через электронные, ключи )1) .

Недостатком данного генератора является низкая стабильность амплитуды треугольного напряжения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является управляемый генератор треугольного напряжения, содержащий первый операционный усилитель, первый вход которого подключен ко входу устройства, выход — к базе первого транзистора, эмиттер которого подключен к базе второго транзистора и к первому резистору, коллектор - к базе третьего транзистора и ко второму резистору, эмиттер второго транзистора через третий резистор подключен к первой клемме источника питания, а коллектор — к первому входу переключателя тока, эмиттер третьего транзистора через четвертый резистор подключен ко второй клемме источника питания, коллектор — ко второму входу переключателя тока, первый и второй транзисторы и первый и третий резис торы представляют по существу зарядный преобразователь напряжение— код, а первый и третий транзисторы и второй и четвертый резисторы— разрядный преобразователь напряжение — ток, выход переключателя тока подключен через переключатель частоты ко входу усилителя мощности, первый выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения, второй операционный усилитель, преобразователь амплитуды в постоянное напряжение, включенный между вторым выходом усилителя мощности и вторым входом первого операционного усилителя, третий выход усилителя мощности подключен к первому входу второго операционного усилителя, своим вторым входом подключенного к источнику опорного напряжения, а выход через резистор — к эмиттеру первого транзистора (2 .

Однако в данном устройстве стабильность амплитуды треугольного на пряжения мала.

Выходное напряжение устройства бали (вх оих б 4 4 где K< — K — передаточные функции первого операционного усилителя, преобразователя напряжение — ток, заряда конденсатора, усилителя, мощности, преобразователя амплитуды в постоянное напряжение соответственно.

Передаточная функция всего устройства

U въ1х

Ueõ

Если произведение К К, . K ° К4 s>.1, 20

U euix

К3 К2 КЗК4

25 5

Управляемый генератор треугольного напряжения содержит зарядный и разрядный преобразователи 1 и 2 напряжение — ток, переключатель 3 тока, выход которого подключен ко вхо65 ду интегратора 4, а вход - к выходу. откуда видно, что точность коэффи- . циента передачи всего устройства, а следовательно, и стабильность выходного напряжения в основном определяются точностью преобразователя амплитуды в постоянное напряжение.

Цель изобретения — повышение стабильности амплитуды треугольного напряжения во всем диапазоне частот .

Поставленная цель достигается тем, что в управляемый генератор тре. угольного напряжения, содержащий зарядный и разрядный преобразователи напряяжение — ток-, переключатель то40 ка, выход которого подключен ко входу интегратора, а вход - к выходу, зарядного преобразователя напряжение — ток, введены блок анализа среднего значения, блок анализа нулевого уровня, а выход интегратора соединен со входом блока анализа нулевого уровня и входом блока анализа сред него значения,.выход которого соеди: нен со входами зарядного и разрядgp ного преобразователей напряжениеток, а выход блока анализа нулевого уровня соединен с управляющим входом разрядного преобразователя напряжение — ток.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема управляемого генератора треугольного напряжения; на фиг.2 — эпюры, поясняющие

его работу.

1132349. зарядного преобразователя 1 напряжение — ток, блок 5 анализа среднего значения, блок б нулевого уровня, при этом выход интегратора 4 соединен со входом блока б анализа нулевого уровня и входом блока 5 анализа среднего значения, выход которого соединен со входами зарядного и разрядного преобразбвателей 1 и 2 напряжение — ток, а выход блока 6 анализа нулевого уровня соединен с управляющим входом разрядного преоб разователя 2 напряжение — ток.

Блок 5 анализа среднего значения реализован на операционном усилителе, в обратную связь которого включеч конденсатор. Блок 6 анализа нулевого уровня выполнен на основе сравнивающего элемента, к выходу которого подключена интегрирующая цепь.

Устройстве работает следующим об разом.

Под действием управляющих сигналов переКлючателя 3 тока, вырабатываемых триггером (йиг;2а),.электрон ный ключ переключателя подключает и отключает к интегратору 4 зарядный преобразователь 1 напряжение - ток.

В момент подключения конденсатор интегратора 4 заряжается суммой токов зарядного и разрядного преобразователей 1 и 2 напряжение — ток (фиг.2д}, на выходе формируется нарастающий фронт треугольного напря-. . жения (фиг.2е} . При отключении зарядного преобразователя 1 напряжение — ток конденсатор интегратора 4 разряжается током разрядного преобразователя 2 напряжение — ток (йиг.2д}, на выходе интегратора 4 формируется обратный фронт треугольного напряжения (йиг.2е) .

При увеличении (уменьшении) значения опорного (входного} напряжения увеличиваются (уменьшаются) абсолютные значения тока зарядного и разрядного преобразователей и соответственно увеличивается (ул. ньшается} амплитуда выходного напряжения (фиг.2б) .

Токи зарядного и разрядного преобразователей 1 и 2 напряжение — ток имеют противоположные знаки (фиг.2в и 2г). Для работы устройства необхоР димо чтобы абсолютные значения тоI ка зарядного преобразователя 1 были больше значения тока разрядного преобразователя 2 в Два-раза. Кроме того, необходимо выполнить начальное условие: интегратор 4 в моментыподключения зарядного преобразовате ля должен начинать заряжаться от нулевого значения напряжения.

Для выполнения этих условий служит блок 6 анализа нулевого уровня, который может быть реализован, например, по схеме, содержащей последовательно соединенные сравнивающий элемент и фильтр нижних частот.

Предположим в промежуток (Т/2r

TJ ток разрядного преобразователя 2 напряжение — ток увеличился, тогда конденсатор интегратора 4 должен разрядиться до нулевого уровня и зарядиться до некоторого отрицательного напряжения. Но как только выходное напряжение достигает нулевого уровня, срабатывает сравнивающий элемент блока 6 анализа нулевого уровня (фиг,2ж), выходное напряжен»4е блока б уменьшается (йиг.2э), что

15 ведет к уменьшению значения разрядного тока. преобразователя 2 напряже" ние — ток, Таким образом, изменяя отношение токов зарядного и разрядного преобразователей напряжение — ток, удается выполнить начальные условия.

Выходное напряжение всего устройства

Вых (вь ) "1(" ) 4 в» вь х где и, — n — передаточные йункции 1 4 сравнивающего устройства блока"анализа среднего значения, зарядного преобразователя напряжение — ток, разрядного преобразователя напряжение — ток, интегратора соответственно.

Передаточная функция всего устрой. ства и (и + п )и

Вх 4 д » 4

Если произведение и„(и + и )и» 1, 40 а это легко выполнимо, то

K = — = 1

П Вь х 1 1 и n2 + nj n4

45 Но это верно, если и — коэффициецт передачи разрядного преббразователя напряжение — ток не зависит от

U „»..Íà самом деле и зависит от ПВ„х причем эта зависимость нелинейна.

Внх -

Поэтому погрешность коэфйициента передачи всего устройства, а следовательно, и нестабильность выходного напряжения определяют порогом нечувствительности сравнивающего устройства блока анализа нулевого уровня.

По сравнению с прототипом пред,лагаемый генератор треугольного напряжения позволяет получить меньшую нестабильность выходного напряжения.

Точность коэффициента передачи прото60 типа в основном определяется точностью преобразователя переменного напряжения в постоянное. При исполЬ-! зовании в качестве, преобразователя переменного напряжения в постоянное, 5 "идеальногО" диода и резисторов с

1132349 и

IuHnt

Составитель A Ãîðáà÷åâ

ТехредС ° Легеза. Корректор A.Обручар;

Редактор Т-.Колб, Заказ 9805/44 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 разбросом параметров 0,1% погрешность коэффициента передачи, а сле--, довательно, и нестабильность не луч-

INe чем О,ЗФ..

По cpassewie с базовым,объектом (генератор треугольного напряжения, используемый .в нреобра среднекведратического значения напряжения с треугольным опорным сигналом), 3r которого нестабильность амплитуды

0,3-0,5% . предлагаеьалй упраляемый генератор треугольного напряжения имеет нестабильность при номинальном значении выходного напряжения

1В менее 0,13.

При использовании предлагаемого управляемого генератора треугольного напряжения погрешность .преобразователей с треугольным опорным напряжением может быть уменьшена на

0,13. Кроме того, предлагаемый генератор может быть .использован в качестве образцового средства изме1О рения при определении метрологических характеристик аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.