Источник калиброванных напряжений

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повьппение точности и расширение функциональных возможностей источника калиброванных напряжений. Цель дости1 ается путем кусочно-нелинейной апроксимации выходного напряжения, которая происходит в результате нелинейного функционального преобразования кусочно-линейного сигнала развертки , формируемого на входе нелинейного элемента 10. Сигнал развертки воспроизводится с предискажениями формы кривой с помощью источника 1 опорного напряжения, ключей 2 и 3, усилителя 5, интегрирующих и запоминающих конденсаторов 14 и 16 с коммутаторами 15 и 17. Корректировка производится по отдельным участкам кривой заданной формы напряжения за счет действия отрицательной импульсной обратной связи с выхода источника по мгновенным значениям выходного напряжения с помощью интегратора 9,нелинейного злемента 10, ключа 19, повторителя 18 и запоминающего конденсатора 21. 4 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 05 F 1/44

OllHCAHHE ИЗ0БРЕтВНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 39257 38/24-07 (22) 10.07.85 (46) 15.01.87 . Бюл. Р 2 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Ю.M. Туз, Ю.С. Шумков, В.В. Бухалов, С.П. Кукарека, И.В. Годенко и В.И.Швец (53) 621.316.722(088,8) (56) Авторское свидетельетво СССР

Р 612218, кл. G 05 Р, 1978 °

Авторское свидетельство СССР

11 1191892, кл. С 06 F 1/44, 1984. (54} ИСТОЧНИК КАЛИБРОВАННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей источника каФ у

„„SU„„1283726 A1 либрованных напряжений. Цель достигается путем кусочно-нелинейной апроксимации выхоцного напряжения, которая происходит в результате нелинейного функционального преобразования кусочно-линейного сигнала развертки, формируемого на входе нелинейного элемента 10. Сигнал развертки воспроизводится с предискажениями формы кривой с помощью источника 1 опорного напряжения, ключей 2 и 3, усилителя 5, интегрирующих и запоминающих конденсаторов 14 и !6 с коммутаторами 15 и 17. Корректировка производится по отдельным участкам кривой заданной формы напряжения за счет действия отрицательной импульсной обратной связи с выхода источника по мгновенным значениям выходного напряжения с помощью интегратора 9,нелинейного элемента 10, ключа 19, повторителя 18 и запоминающего. конденсатора 21. 4 ил.

3726

1 128

Изобретение относится к электротехнике, в частности к калибраторам переменного напряжения, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем и систем автоматического контроля и управления.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения заданной формы кривой выходного напряжения источника, а также расширение функциональных воэможностей источника.

На фиг.1 представлена структурная схема источника калиброванных напряжений; на фиг.2 — пример построения преобразователя кода во временные интервалы: на фиг.3 — пример построения нелинейного элемента; на фиг.4временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

IIoBTopHTpsTsi 18 Hапряжения, преобразователь 22 кола во временные интервалы, первым входом соединенный с выходом блока 23 памяти, вторым входом — с выходом генератора 24 опорной частоты, а первым,вто— рым,третьим, четвертым и пятым выхо-дами — с управляющими входами ключей 2, 3, 6, 13 и 19 соответственно, счетчик импульсов 25, входом подключенный к третьему выходу преобразователя 22 кода во временные интервалы, а выхопом — к управляющим входам коммутаторов 16 и 17 и к первому входу блока 23 памяти, второй вход которого подключен к,клемме 26 для подключения источника управляющих сигналов. .Источник 1 опорных напряжений выполнен двухполярным и содержит опорные элементы 2? и 28, служащие для получения опорных эталонных напряжеИсточник калиброванных напряжений содержит источник 1 опорных напряжений, первый и второй выходы которого соответственно через первый 2 и второй 3 ключи соединены вместе и затем через первый резистор 4 подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 5, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход через последовательно соединенные третий ключ 6, первый повторитель 7 напряжения, второй резистор

8, интегратор 9 и нелинейный элемент

10 подключен к выходной клемме 11, цепь обратной связи, выполненную в виде последовательно соединенного третьего резистора 12 и четвертого ключа 13, включенную между инвертирующим входом операционного усилителя 5 и выходной клеммой 11, N интегрирующих конденсаторов 14, одними из выводов соединенных вместе и подключенных к инвертирующему входу операционного усилителя 5, а другими выводами через первый коммутатор 15— к выходу операционного усилителя 5, N запоминающих конденсаторов 16,одними из выводов соединенных вместе и подключенных к входу первого повторителя напряжения 7, а другими выводами через второй коммутатор 17— к общей шине, второй повторитель напряжения 18, входом через пятый ключ 19 подключенный к выходу интегратора 9, а выходом через четвертый резистор 20 — к входу интегратора 9, (N + 1)-й запоминающий конденсатор/

21, включенный между общей шиной и

Блок 23 памяти выполнен в виде оперативного запоминающего устройства, или в виде электрически программируемого или репрограммируемого постоянного запоминающего устройства, в которое предварительно заносится набор кодов установки узловых ординат кусочно-нелинейно аппроксимированной кривой, формируемой на выходе источника,а также коды установки длитель.ности отдельных участков аппроксима.ции формируемой кривой. В случае использования постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) код управления, подаваемый на клемму 26 от внешнего источника управляющих сигналов, выбирает область памяти ПЗУ. Цикличное считывание информации с выбранным входным кодом управления области памяти ПЗУ происходит кодом счетчика

25 тактов. ний соответственно положительной и ,отрицательной полярности.

Преобразователь 22 кода во временные интервалы (фиг.2) содержит счетчики импульсов 29 — 31, дешифраторы

32 и 33,одновибратор 34,триггеры 3539, схему ИЛИ 40, инвертор 41, схемы

И 42 и 43.

Нелинейный элемент 10 (фиг.3) содержит согласованную пару биполярных транзисторов 44 и 45, включенных диф.ференциально, источник 46 тока, операционный усилитель 47, резисторы 48—

51 и реализует нелинейную функцию преобразования в виде функции гиперболического тангенса.

1283726

Генератор ?4 опорной частоты выполнен с кварцевой стабилизацией частоты выходного сигнала.

Источник калиброванных напряжений работает следующим образом.

Счетчик 25 подсчитывает импульсы тактов, формируемые преобразователем

22 кода во временные интервалы, и своим кодом последовательно задает 10 адреса ячеек памяти блока 23 памяти, а также управляет коммутаторами 15 и 17. Длительность тактов определяется длительностью отдельных участков аппроксимации, формируемой источ- 15 ником кривой (фиг.4,a). Коммутаторы, 15 и 17 периодически повторяющимися циклами осуществляют последовательное включение в цепь обратной связи операционного усилителя 5 интегрирующих 2р конденсаторов 14, а также подключение к общей шине запоминающих конденсаторов 16 соответственно. Причем в ом такте при формировании i-го участка выходного сигнала источника в цепь 25 отрицательной обратной связи операционного усилителя 5 коммутатором 15 включается i-й интегрирующий конденсатор 14, а к общей шине коммутатором

17 подключается i-й запоминающий кон- ЗО денсатор 16. Синхронно с подключением конденсаторов 14 и 16 коды установки. узловых ординат формируемой кривой, а также коды установки длительности отдельных участков аппроксимации фор-35 мируемой кривой считываются с блока

23 памяти, поступают на первый, вход преобразователя кода 22 во временные интервалы, на второй вход которого подаются импульсы опорной частоты с 40 генератора 24 опорной частоты, и преобразуются в интервалы времени (в виде управляющих импульсов) управления ключами 2, 3, 6, 13 и 19. Интервалы времени Т „управления ключами 45

2 и 3, равные Т ; = Т, N, пропорциональным кодом Х установки узловых ординат формируемой кривой, где

Т вЂ” период следования импульсов опорной частоты, i — номер участка gg аппроксимации. При помощи ключей 2 и 3 из эталонного напряжения +Е положительной и -Е отрицательной поо лярности, снимаемых с опорных элементов 27 и 28 соответственно, формируется в виде импульсов эталонного на ряжения (фиг.4 ж) двухполярный широтно-модулированный опорный импульсный сигнал (IIIHN-сигнал). Интервалы времени Т между короткими и по длительности импульсами управления ключами 6 и 19 (фиг ° 4 д, е) равны между собой Т = Т N где N х î x x код установки длительности отдельных участков аппроксимации формируемой кривой, и задают длительность тактов, а также длительность отдельных участков аппроксимации формируемой кривой. Интервалы времени Т о

= T N, где N — некоторое постоянное число, задают длительность импульсов выборок выходного напряжения источника ключом 13. Импульсы выборок (Лиг. 4,г) образуют сигнал обратной связи с выхода источника.Стробирование выходного напряжения источника происходит в узлах аппроксимации, сформированной на выходе источника результирующей кривой.

Напряжение, записанное на запоминающих конденсаторах 16, при подключении их к общей шине последовательно периодическими циклами считывается, при этом формируется ступенчато-изменяющийся сигнал (фиг.4,в) и через повторитель 7 напряжения, имеющий большое входное сопротивление, и резистор 8 подается на вход интегратора 9, В конце каждого такта интегрирования сигнала (фиг.4,в) выходное напряжение интегратора 9 (фиг.4, б) под действием короткого по длительности импульса управления ключом 19 (фиг.4, е) считывается, переписывается на запоминающий конденсатор 21 и через повторитель 18 напряжения и последовательно включенный с ним резистор 20 вновь подается

I на вход интегратора 9. При постоянстве тактов интегрирования, а также т при 1 — - < 1 где С вЂ” значение

RC емкости конденсатора интегратора 9;

R — сопротивление резистора 20, реакция интегратора 9 на каждый импульс напряжения прямоугольной формы,считанного с конденсаторов 16, имеет вид импульса треугольной формы с амплитудой, пропорциональной считанному напряжению, и длительностью,равной двум тактовым интервалам. За счет суммирования треугольных импульсов на выходе интегратора формируется результирующий кусочно-линейно изменяющийся сигнал (фиг.4, б), образующий сигнал развертки.на входе нелинейно5 1283726 б го элемента 10. Выходной сигнал исто щих конденсаторах 14 разностный сигчника (фиг.4,а) образуется в резуль- нал поправки етремится к нулю. тате нелинейного функционального

Таким образом происходит кусочнопреобразования нелинейным элементом нелинеиная аппроксимация формируемои

10 кусочно-линейно изменяющегося сигисточником кривой. Цепь формирования нала развертки 1фиг.4

16, подключенный в данном такте к соответствующие ее значения. Эта пообщей шине, и служит для отработки грешность может быть легко учтена в данном i-ом такте более точного

4и

„- при задании значений узловых ординат значения i-й узловой ординаты,фор- и скомпенсирована. мируемой источником кривой. Отработ- Частота выходного сигнала источка отдельных, изменяющихся от такта ника определяется числом и длитель:к такту преобразования дискретных ностью участков аппроксимации форl

1значений узловых ординат формируемой 4, мируемой кривой и задается кодами, кривой на каждом участке аппроксима- занесенными в блок памяти. При этом ции происходит независимо друг от дру-. стабильность частоты выходного сигга, а конечное время их отработки за нала источника определяется стабильнесколько тактов преобразования не костью опорной частоты. влияет на точность их отработки.Про- 50 . Преобразователь 22 кода во врецесс установления выходного напряже- .менные интервалы (фиг.2) работает ния источника носит итерационный ха- следующим образом. Импульсы опорной рактер и осуществляется эа несколько частоты с выхода генератора опорной циклов его развертки. В установившем- частоты 24 поступают на счетные вхося режиме происходит уравновешивание ды счетчиков 2 — 31 импульсов, На вольт-секундных площадей импульсов вход записи информации счетчика 29 опорного ШИМ-сигнала и импульсов вы в подается код Н „ установки длительноборок выходного напряжения источника. сти отдельных участков аппроксимации

Формируемый при этом на интегрирую- формируемой кривой, считываемый с блоИсточник калиброванных напряжений, содержащий источник опорного напряжения, выходом через последовательно соединенные первый ключ и первый резистор подключенный к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход через второй ключ подключен к входу повторителя напряжения, последовательно

7 1383 ка 23 памяти; На вход записи информации счетчика 31 подаются коды N „ установки узловых ординат формируемой кривой, поочередно считываемые с началом каждого такта с блока 23 па— мяти. Счетчики 29 и 31 работают в режиме вычитания. Коды И „и И, в каждом такте записываются в счетчики

29 и 31. Считывание кодов происходит импульсами опорной частоты Г = 1/Т, 10

В момент перехода кода счетчика 29 в состояние И, где И, — некоторое постоянное число, задающее длительность импульсов управления ключом

13, срабатывает дешифратор 32 и ус- 15 танавливает в состояние "1" триггер

35. В момент перехода кода счетчика

29 в состояние N„ N, — неI которое постоянное число, задающее длительность импульсов управления ключом 19, срабатывает дешифратор 33, устанавливающий в состояние "1" триггер 36. В момент перехода кода счетчика 29 в состояние "0" из сигнала переноса, формируемого на выходе переноса счетчика 29, одновибратором

34 формируется импульс установки в состояние "0" триггеров 35 и 36 и в состояние "1" триггера 37. Этот 30 импульс определяет начало спедующего, а преобразования и по входу управления предустановки счетчика 29 разрешает запись в него кода М,считанного с блока 23. Передний Фронт сигнала на прямом выходе триггера

37 производит смену состояния счетчика 25 тактов, формирующего при этом код адреса следующей ячейки памяти блока 23; При установке триггера 37 в состояние " 1" на инверсном выходе триггера происходит снятие сигнала установки в состояние "0" счетчика

30, разрешающего при этом работу

n-i счетчика 30. С приходом N» = 2 импульсов опорной частоты на счетный вход счетчика 30, где N, — постоянное число, задающее длительность импульсов управления ключом 6, причем Ищ = Ы, на выходе и-го разряда счетчика 30 формируется сигна,п, сбрасывающий в состояние "0" триггер

37 и устанавливающий тем самым в состояние "0" счетчик 30. Одновременно сигнал с п-ro разряда счетчика 30 разрешает запись в счетчик 31 кода

N считанного в начале i-о такта ! 2 с блока 23 памяти, устанавливает в состояние "1" триггер 38, управляющий

726 8 ключом 2,либо триггер 39,управляющий ключом 3, в зависимости от полярности формируемого в данном такте импульса опорного напряжения. При положительной полярности импульсов опорного напряжения разрядом управления полярностью, считываемым с блока 23 памяти, открывается схема И 42, разрешающая при этом прохождение импульса установки в состояние 1 тригге1 ра 38. При отрицательной полярности импульсов опорного напряжения разрядом управления полярностью через инвертор 41 открывается схема И 43, разрешающая прохождение импульса установки в состояние "1" триггера

39. При списании импульсами опорной частоты числа Г», записанного в счетчик 31, в момент перехода кода счетчика 31 в состояние "0" импульс с выхода переноса счетчика 31 через схему ИЛИ сбрасывает триггеры 38 и 39 в состояние "0", При этом длительность импульсов управления ключами

2 и 3, формируемых триггерами 38 и

39, равна Т; = Т, N,; . На выходах триггеров 35 и 36 в конце каждого такта преобразования формируются импульсы длительности Т, = 7 N

Т = Т N,, управляющие соответствейно ключами 13 и 19, и в начале каждого такта на прямом выходе триггера 37 формируются импульсы длительности Т „, = Т И„, управляющие ключом 6. длительность тактов, образованная интервалами времени между передними фронтами импульсов управления ключами 6 и 19, равна Т = Т, N„.

Пля нормального функционирования источника должно выполняться соотношение Т N„> Т, (N - + N ). Если

N „ N + N „, то импульс управления предустановкой счетчика 29 через схему ИЛИ 40 сбрасывает триггеры 38 и 39 в состояние "0".

Формула и з о б р е т е н и я

128372

9 соединенные третий ключ и второй резистор, включенные между выходной клеммой и инвертирующим входом операционного усилителя, N интегрирующих конденсаторов, одними из выводов соединенных вместе и подключенных к инвертирующему входу операционного усилителя, а другими выводами через первый коммутатор — к выходу операционного усилителя, N запомина- 10 ющих конденсаторов, одними из выводов подключенных к входу повторителя напряжения, а другими выводами через второй коммутатор — к общей шине, счетчик импульсов,. выходом подключен- 15 ный к управляющим входам первого и второго коммутаторов и к первому входу блока памяти, второй вход которого подсоединен к клемме для подключения источника управляющих сигна- 20 лов, а вьгход — к первому входу преобразователя кода во временные интервалы, вторым входом подключенного к выходу генератора опорной частоты, а первым, вторым и третьим выходами — к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены интегратор, нелинейный элемент, реализующий функцию гиперболического тангенса, второй повторитель напряжения, третий и четвертый резисторы, четвертый и пятый ключи, а также

{N + 1)-й запоминающий конденсатор, причем источник опорного напряжения выполнен двухполярным и вторым выхолом через четвертый ключ подключен к точке соединения первого резистора с первым ключом, выход первого повторителя напряжения через третий резистор подключен к входу интегратора, выход которого через нелинейный элемент подключен к выходной клемме, выход второго повторителя напряжения через четвертый резистор подсоединен к входу интегратора, а выход через пятый ключ — к выходу интегратора,(М + 1)-й запоминающий конденсатор включен между общей шиной и входом второго повторителя напряжения, управляющие входы четвертого и пятого ключей подключены к четвертому и пятому выходам преобразователя кода во временные интервалы.

85 т, и 13

Tz;(-) к3

1283726

+Е