Устройство преобразования напряжения в интервал времени

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах телеметрии, радиолокационной , измерительной и вычислительной технике в качестве ждущего мультивибратора с управлением по длительности вырабатываемого мультивибратором импульса, модулятораj генератора с регулируемым периодом вырабатываемых импульсов, преобразователя масштаба и тульсов. Изобретение позволяет расширить ||гункциональные возможности устройства, содержащего транзистор р-п-р-тшта, компаратор, времязадающий элемент, триггер, за счет введения в него первого и второго генераторов тока, операционного усилителя, цепи отрицательной обратной связи, логического элемента 2И-НЕ, элемента блокировки, резистора . 3 3.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 H 03 M 1 50 ц/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3783262/24-24 (22) 03.07.84 (46) 30.04.86. Бюл. Ф 16 (72) А.И.Золотарев (53) 681.325(088.8) (56) Хоровиц П., Хила У. Искусство схемотехники. Мир, 1983, с. 222-273.

Гитце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Мир, 1982, с.312314, рис. 18-36. (54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах телеметрии, радиолокационной, измерительной и вычисли.„Я0„„ 1228285 А1 тельной технике в качестве ждущего мультивибратора с управлением по длительности вырабатываемого мультивибратором импульса, модулятора, генератора с регулируемым периодом вырабатываемых импульсов, преобразователя масштаба импульсов. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства, содержащего транзистор р-п-р-типа, компаратор, времязадающий элемент, триггер, за счет введения в него первого и второго генераторов тока, операционного усилителя, цепи отрицательной обратной связи, логического элемента

2И-НЕ, элемента блокировки, резистора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1228285

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах телеметрии, радиолокационной, измерительной и вычислительной технике в качестве ждущего мультивибратора с управлением па длительности вырабатываемого мультивибратором импульса, модулятора, генератора с регулируемым периодом вырабатываемых импульсов, преобразователя масштаба импульсов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, На фиг,l представлена принципиальная схема устройства," на фиг.2 — эпюры, поясняющие его работу.

Устройство содержит триггер 1„ первый резистор 2, транзистор 3 р-п-р типа, первый 4 и второй 5 гене.—

20 раторы тока, времязадающий элемент

6 на конденсаторе, компаратор 7, операцианный усилитель 8, цепь 9 отрицательной обратной связи, элемент 10

25 блокировки на резисторе, логический элемент 11 2И-НЕ.

Первый генератор 4 тока выполнен на термокампенсированном источнике

12 постоянного напряжения„ транзис30 торе 13 и резисторе 14. Второй генератор 5 тока выполнен на транзисторе 15 и трех резисторах 16-18. Цепь

9 отрицательной обратной связи выполнена на диоде 19, резисторе 20 и конденсаторе 21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии схемы при отсутствии сигнала запуска в процессе регулирования напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе„ приложенное к инвертирующему входу операционного усилителя 8, устанавливается равным напряжению управления, поступающему на второй вход управления, путем регулирования тока первого генератора 4 тока, который устанавливается равным току второго генератора 5 тока. Отбор избыточного тока, вырабатываемого генерата50 ром 4 тока производится через цепь

9 отрицательной обратной связи.

В исходном состоянии схемы на входе запуска, на входе сброса, а таку же на первом и втором функциональных входах устройства присутствуют уровни напряжения логической единицы, на выходе триггера 1 присутствует уравень напряжения логического нуля, транзистор 3 находится в режиме отсеч-. ки, системой авторегулиравания значение така, протекающего через транзистор первого генератора 4. тока, устанавливается равным значению тока, вырабатываемого вторым генератором 5 тока. Расчетное значение тока первого генератора 4 тока в два р-за вьппе значения тока, вырабатываемого вторым генераторам 5 тока поэтому че рез цепь 9 отрицательной обратной связи протекает так. равный значению тока, вырабатываемого вторым генератором 5 тока. Резистор цепи 9 отрицательной обратной связи рассчитывается таким образом, чтобы абе"nå÷êòü на выходе операционного усилителя 8 уровень логической единицы. На выходе логическага элемента 11 2И-НЕ при этом формируется уровень лагическага нуля. Напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе равна напряжению на втором входе управления, т ° е. напряжению на инвертирующем входе операционного усилителя 8.

Бтарай вход угравления устройства условно заземляется, " на нервом входе управления — постоянное положительное преобразуемое напряжение. На вход запуска устройства поступают импульсы отрицательной полярности (эгтюра а, фиг.2), На выходе триггера 1 формируется уровень напряжения логической единицы, Через резистор 2 и через транзистор 3 при этом протекает так, несколько больший расче= íîãî така первого генератора 4 тока. Транзистор первого генератора 4 тока из линекнага режима переходит в режим отсечки, чта вызывает замыкание системы ав гарегулиравания. Напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе пад действием тока второго генератора 5 тока начинает расти в положительную абласгь напряжений па линейному закону (эпюра б, фиг.2). В момент равенства пилообразного напряжения напряжению управления, .поступающего на первый вход управления (момент времени 1,, фиг.2), на выходе кампаратара 7 формируется уровень логического нуля.

Этим перепадом сбрасывается триггер

1, на ега выхаде также фармируется уровень напряжения логического нуля.

Транзистор 3 закрывается, .и первый

1228285

15

45 енератор 4 тока выходит в линейный режим. Поскольку расчетная величина тока первого генератора 4 тока в два раза выше расчетной величины тока второго генератора 5 тока, в момент времени t на времязадающем элементе 6 на конденсаторе начинается процесс разряда. Напряжение при этом остается линейным той же крутизны, но с обратным знаком, с изломом в момент времени t.l (эпюра б, фиг.2).

Поскольку напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе начинает уменьшаться относительно напряжения управления, на выходе компаратора 7 формируется уровень напряжения логической единицы, т.е. на выходе компаратора в момент времени t вырабатывается короткий импульс отрицательной полярности (эпюра в, фиг.2), приложенный к первому входу установки уровня логического нуля триггера 1. В момент времени 1 напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе сравняется с напряжением на втором входе управления (ко-, торое равно нулевому напряжению) и операционный усилитель 8 выходит в линейный режим, что приводит к включению системы авторегулирования, ко- 30 торая отслеживает напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсато-. ре за напряжением на втором входе управления. Включение системы авторегулирования приводит к излому напряжения на конденсаторе в момент времени t (эпюра б, фиг.2). Система авторегулирования обеспечивает также равенство коллекторных токов транзисторов, образующих первый и второй 40 генераторы токов. При этом через цепь 9 отрицательной обратной связи течет разностный ток первого и второго генераторов тока. С учетом величины этого тока рассчитывается номинальное значение резистора цепи обратной связи таким образом, чтобы обеспечить на выходе операционного усилителя 8 уровень напря жения логической единицы. На выходе 50 операционного усилителя 8, таким образом, завершается формирование отрицательного импульса, по длительности равного напряжению треугольной формы, сформированному на времязадаю- у щем элементе 6 на конденсаторе (эпюра r, фиг.2). Цепь 9 отрицательной обратной связи находится в непроводящея состоянии с момента формирования отрицательного перепада на выхо— де операционного усилителя 8 и переходит в проводящее состояние в момент формирования положительного перепада на выходе операционного усилителя

8. Непроводящее состояние обеспечивается наличием нелинейного элемента в цепи 9 отрицательной обратной связи. Выход операционного усилителя 8 через элемент 10 блокировки подключен к первому входу логического элемента ll 2И-НЕ. Выходной импульс логического элемента ll 2И-НЕ положительной полярности (эпюра д, фиг.2) является выходным сигналом устройства. С течением времени и в диапазоне температур меняются входные токи компаратора 7, операционного усилителя 8, меняется ток второго генератора 5 тока как за счет дрейфа напряжения перехода эмиттер — база транзистора, входящего в состав второго генератора 5 тока, так и за счет изменения напряжения плюсового источника питания и его пульсаций.

Эквивалентный суммарный эффект, вызванный всеми этими причинами, можно представить путем подключения генератора нестабильного тока к времязадающему элементу 6 на конденсаторе. При этом образуется узел токов, состоящий иэ токов первого генератора тока, второго генератора тока и генератора нестабильного тока. Для случая, когда ток нестабильности является втекающим в узел токов, током заряда конденсатора будет сумма токов второго генератора тока и тока нестабильности, что приводит к увеличению крутизны участка возрастающего напряжения на конденсаторе времязадающего элемента 6. Во время разряда конденсатора результирующий ток разряда конденсатора равен разности вытекающего тока разряда конденсатора и втекающего тока нестабильности, т.е. результирующий ток разряда конденсатора уменьшается на величину тока нестабильности, что приводит к уменьшению крутизны падающего участка напряжения на конденсаторе. Поскольку ток нестабильности в обоих случаях практически одинаков, то насколько уменьшится первая половина вырабатываемого треугольной формы импульса, настолько же увеличится вторая его полови5 12 на, поэтому суммарная длительность импульса, вырабатываемого устройством, практически не изменяется.форма сигнала, формируемого на времязацающем конденсаторе 6 при наличии така нестабильности,указана на эпюре б, фиг.2 пунктиром. Этим обстоятельством вызвана высокая стабильность длительности вырабатываемого устройством импульса.

Для обеспечения регулировки дли-тельности вырабатываемого устройствам импульса можно менять напряжение управления как по первому вхо-. ду управления, так и па второму входу управления при необходимости приостановить рабату устройства, если на вход сброса может быть подан импульс отрицательной полярности, Ес.чи этот импульс сброса поступает на вход перед моментом времени 1.,;, та устройство выработает импульсы удвоенной длительности относительно временпога интервала между фронтом импульса запуска и фронтом импульса сброса, т.е. временной интервал между фронтом импульса запуска и фронтом импульса сброса равен временному интервалу между фронтом импульса сброса и срезом выходного импульса. Если при этом режиме токи генераторов тока разносятся не в два раза, а в ь раз (т„е. п 2, но не равно 1), та в этом случае крутизны напряжений заряда и разряда времязадающего конденсатора 6 различны, Например, для случая п=1,1 временнои интервал ме:кду фронтом импульса запуска и фронтом импульса сброса в 1О раз меньше временного зазора между Фронтам импульса сброса и срезом выходного импульса, а для случая н = 1О устанавливается обратное соотношение, что позволяет устройству эффективно работать в качестве преобразователя масштаба импульсов. В качестве выходного импульса при этом используется выходной импульс элемента 11

2И-НЕ, в этом случае в длительность выходного импульса входит временной интервал между фронтами импульсов запуска и сброса, поступающих на соответствующие входы устройства.

28285

4 O

)5

ЭО

4О

50 щее транзистор р-п-р-типа, кампаратор., времязадающий элемент на конденсаторе, первая обкладка каторагс соединена с общей шиной, а вторая абклацка — с инвертирующим входом кампаратара, триггер, первый вход установки уровня логического нуля которого подключен к выходу кампаратара,. второй вход установки уровня логкческага нуля является входом сброса„ неинзертирующий вход компара",-ора является первым входам управления, э т л и ч а ю щ е е с я тем, па, " целью расширения функциональных вазможностей, в устройство введены первый и второй генераторы така, операционный усилитель, цепь атрицате ьной обратной связи, логический элемент 2И-НЕ, элемент блокировки на резисторе, первый резистор, при этом первый вход первого генератора тока является шиной источника напряжения

îтрицательнай полярности, вход второго генератора является шиной источника напряжения положительной полярности, выходы первого и второго генераторов тока абьединены с второй обкладкой конденсатора времязадаюtUB. Q:элемента и подкл)очень) к инверти ру. ощеь1у входу операционного усилителя, неинвертируюший вход которого является вторым входом управления, а выход операционного усилителя подьгночен к входу цепи отрицательной обратной связи., второй вход первого генератора така объединен с коллекторам транзистора р--и-р-типа и соединен с выходам цепи Gòpènàòåëü:þé обратной связи, база транзистора р-п-р-типа является общей шиной, а эмиттер через первь)й резистор подключен к ьыхаду триггера, первый вход установки уровня логической единицы которого является входом запуска, второй вход установки уровня логической единицы триггера является первым функциональным входам, выход операционного усилителя через элемент блокировки подключен к первому входу лагическога элемента 2И-НЕ, второй вход котарага является вторым функ.циональным входом, а выход логического элемента 2!I-НЕ является выходной шиной.

Ф с р м ул а и з о б р е т е н и я

).Устройство преобразования напряжения в интервал времени, содержа2. Устройство па п.), о т .п и ч аю щ е е = я те), чта первый генератор тока выгалнен ча транзи"торе„ резистаре„ термокампенсирован1228285 ном источнике постоянного напряжения; первый выход которого соединен с первым выводом резистора и являет ся первым входом генератора тока, второй вывод резистора объединен с эмиттером транзистора и является вторым входом генератора тока, второй выход термокомпенсированного источника постоянного напряжения соединен с базой транзистора, коллектор которого является выходом генератора тока.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я -тем, что второй генератор тока выполнен на транзисторе и трех резисторах, первый вывод первого из которых объединен с первым выводом второго резистора и является входом генератора тока, второй вывод первого резистора объединен с первым выводом третьего резистора и соединен с базой транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом второго резистора, а коллектор является выходом генератора тока, второй вывод третьего резистора является общей шиной.

4. Устройство по п.1 о т л и ч al0 ю щ е е с я тем, что цепь отрицательной обратной связи выполнена на диоде, резисторе, конденсаторе, первая обкладка которого соединена с анодом диода и является входом це15 пи отрицательной обратной связи, вторая обкладка конденсатора объединена с первым выводом резистора и является выходом цепи отрицательной обратной связи, второй вывод

20 резистора соединен с катодом диода.

122828»

Я

Составитель A.Kóçíåöîâ

Техред И.Верес Корректор Т. Колб

Редактор H.ÊèøòóëHíåö

Заказ 2297/58 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие., г. Ужгород, ул. Проектная, 4