Формирователь трапецеидального напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано, например, в измерительных устройст вах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей одновременно с повышением надежности - достигается путем обеспечения формирования трапецеидального напряжения со стабильными уровнями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными интервалами. Поставленная цель достигается введением в устройство регулируемых двусторонних ограничителей 3 и 4. Кроме того, на чертеже показаны операционный усилитель 1, образующий с резистором 5 и конденсатором 2 интегратор, операционные усилители 6 и 7, импульсные диоды 8 и 9, повторитель 10 напряжения. Нестабильность уровней вершин и пауз трапецеидальных импульсов определяетс ся только дрейфом нуля операционных усилителей и не превышает единиц милливольт. 2 Ш1, (Л ts9 СД 00 и Вых.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1257817 (бц 4 Н 03 К 4/94

I 13 (i

13, г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3880051/24-21 (22) 04,04,85 (46) 15.09,86. Бюл,Р 34 (72) Г.Г.Фризен (53) 621,374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 811492, кл. Н 03 К 4/06, 1981, Патент СССР Р 327717, кл. Н 03 К 1/12, 06,05.69. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано, например, в измерительных устройст вах.Цель изобретения — расширение функциональных возможностей одновременно с повышением надежно сти — до сти гает ся путем обеспечения формирования трапецеидального напряжения со стабильными уровнями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными интервалами. Поставленная цель достигается введением в устройство регулируемых двусторонних ограничителей 3 и 4. Кроме того, на чертеже показаны операционный усйлитель

1, образующий с резистором 5 и конденсатором 2 интегратор, операционные усилители 6 и 7, импульсные диоды

8 и 9, повторитель 10 напряжения.

Нестабильность уровней вершин и пауз трапецеидальных импульсов определяет- д (O ся только дрейфом нуля операционных усилителей и не превышает единиц милливольт. 2 иле

1257817

Операционный усилитель 1, имеющий большое входное сопротивление, вместе с резистором 5 и конденсатором 2 образует интегратор, который предназначен для формирования линейно изменяющихся участков выходного напряжения. В качестве операционного усилителя 1 может быть использована например, микросхема К14ОУД8А или

К544УД1.

Первый двусторонний ограничитель

3 предназначен для ограничения амп50

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в измерительных устройствах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования трапецеидального напряжения со стабильными уровнями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными !О интервал ми с одновременным повышением надежности работы, На фиг,1 приведена структурная электрическая схема устройства, на фиг,2 — эпюры, поясняющие его работу. 15

Устройство содержит операционный усилитель 1, вход которого соединен с первой обкладкой конденсатора 2, первый и второй регулируемые двусторонние ограничители 3 и 4, первый 20 из которых включен между входной шиной устройства и входом операционного усилителя I второй — между выходом его и второй обкладкой конденсатора 2, 25

На фиг.2 приняты следующие обозначения: V „ — напряжение на входе формирователя; U „ — напряжение на ,входе усилителя 1; V „„ — напряжение на выходе усилителя 1; Ve, — 30 напряжение на выходе формирователя;

+V - V — напряжение источников о о опорного напряжения ограничителя 3;

+V„, — U„„ — выходные напряжения усилителя 1, находящегося в режиме насыщения; V„ U — напряжения источников опорного напряжения ограничителя 4> t — момент времени, когда входное напряжение меняет свою полярность; с — момент начала формирования заднего фронта выходного напряжения; t6 — момент достижения выходным напряжением уровня ограничения U t — момент достижения напрян жением на входе усилителя 1 уровня 45

+ )/ литуды напряжения на входе усилителя до уровней +V -V что ускоряет выход усилителя ) из насыщения при изменении полярности входного сигна-. ла. Ограничитель 3 может содержать операционные усилители 6 и 7, ограничивающий резистор 5, импульсные диоды 8 и 9, источйика опорного напряжения +V.,-V (не показаны). Инвертирующие входы усилителей 6 и 7 соединены с выходом ограничителя 3, с анодом диода 8 и катодом диода 9 соответственно. Выходы усилителей

6 и 7 подключены к катоду диода 8 и аноду диода 9 соответственно. Неинвертирующие входы усилителей 6 и 7 подключены соответственно к источникам опорного напряжения +V и -Ч

Усилители 6 и 7 могут быть выполнены на микросхемах К14ОУД8А или К544УД1, В качестве диодов 8 и 9 можно использовать диоды КД503А.

Второй двусторонний ограничитель

4 построен по аналогичной схеме и дополнительно имеет на выходе повто;ритель напряжения 10, предназначенный для уменьшения выходного сопротивления .ограничителя. Ограничитель 4 ограничивает выходное напряжение формирователя на заданном верхнем или нижнем уровне °

Устройство работает следующим образом, На вход формирователя (фиг.!) поступают прямоугольные импульсы типа

Il !) меанцр с амплитудой 7 на дваЬх три порядка большей напряжений источников Ч, . Пусть на вход формирователя подано отрицательное напряжение -Vsx (ôèã,2а). За счет тока через выходное сопротивление усилителя

7,диод 9 и резистор 5 на выходе первого ограничителя 3 поддерживается напряжение опорного источника -V, обеспечивающее режим насыщения с выходным напряжением +V„, усилителя 1 (фиг,28). Это напряжение ограничивается вторым ограничителем 4 до уровня напряжения опорного источника

V6„ и поступает на выход формирователя. Такич образом, на первой обкладке конденсатора 2 поддерживается .потенциал -V,, на второй обкладке

-V и на выходе формирователя формируется верхний уровень трапецеидального импульса V (фиг.2г).

В момент t, напряжение на входе меняет свою полярность. Конденсатор

1257817

2 начинает перезаряжаться через источник входного напряжения, резистор

5 и выходное сопротивление ограничителя 4, В момент, когда напряжение на входе усилителя 1 приблизится к нулю, усилитель 1 выходит из насыщения. После этого второй ограничитель 4 переходит в режим пропускания и замыкает цепь отрицательной обратной связи усилителя 1 (фиг,26). Начи-10 нается перезаряд конденсатора 2 поЧфх стоянным током I = при условии

Э что сопротивление R резистора 5 намного меньше входного сопротивления 5 усилителя 1. На выходе устройства начинает формироваться задний фронт трапецеидального импульса. Интервал времени между моментами смены полярности входного напряжения и начала 20 формирования заднего фронта выходного напряжения где ь — постоянная времени интегратора;

R †-,, сопротивление резистора 5;

С вЂ” емкость конденсатора 2;

В момент t, когда выходное на- 30 пряжение формирователя достигнет уровня V„, ограничитель 4 переходит в режим ограничения и разрывает цепь отрицательной обратной связи усилителя 1. На выходе устройства начинается формирование нижнего уровня трапецеидального импульса.

Потенциал на второй обкладке конденсатора 2 равен Ч, а на первой увеличивается от нуля в положительную 40 область за счет дальнейшего перезаряда конденсатора 2 от источника входного сигнала. С увеличением потенциала на входе усилитель 1 пе-. реходит в режим насыщения. 45

В момент t, когда напряжение на

Э входе усилителя 1 достигнет уровня

+V, открывается диод 8 ограничителя

3 и далее уровень +Ч, поддерживается с помощью ограничителя 3 до смены 50 полярности входного импульса. Время, за которое потенциал на входе усилители 1 нарастает от 0 до+Ч,, t — t = R CE (--.— — — ). (2) 55

Чвх

4 3 ах о

В момент t — входной импульс меняет полярность и в схеме повторяются процессы, аналогичные происходившим с момента t, с тем отличием, что напряжения изменяются в противоположных направлениях. Таким образом на выходе формирователя формируется напряжение трапецеидальной формы.

Формирователь позволяет с малыми аппаратурными затратами достичь требуемого эффекта — получить трапецеидальное напряжение со стабильными уровнями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными. параметрами. Нестабильность уровней вершин и пауз трапецеидальных импульсов определяется только дрейфом нуля операционных усилителей и для указанных операционных усилителей не превышает единиц милливольт.

Регулирование временных параметров (длительности вершины и паузы между импульсами) производится при дополнении схемы соответствующими цепями обратной связи и становится возможным благодаря стабильному временному положению выходных импульсов относительно входных. Стабилизация временного положения выходных импульсов происходит за счет сокращения времени задержки между моментами изменения полярности входного импульса и моментами начала формирования фронтов и спадов выходного импульса грапецеидального напряжения. Так, при V Ä< (100 Ч, С -й, =Т -С =0,01ь иэ формулы (1) и (2); эти моменты практически совпадают, Формула изобретения

Формирователь трапецеидального напряжения, содержащий операционный усилитель, вход которого соединен с первой обкладкой конденсатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения формирования трапецеидального напряжения со стабильными уровнями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными интервалами с одновременным повышением надежности его работы, в него введены первый и второй регулируемые двусторонние ограничители, первый иэ которых включен между входной шиной устройства и вхоцом операционного усилителя, второй — между выходом его и второй обкладкой конденсатора, 1257817

"Ума

1 1!

tr 2 g 4 1у

+us.2

Составитель А.Горбачев

Редактор И.Сегляник Техред И.Верес Корректор Л. Патай

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5039/56

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