Генератор трапецеидального сигнала

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть.использовано , например, в системах развертывания исследуемых процессов. Цель изобретения - расширение функциональных /7 возможностей устройства, достигается путем обеспечения возможности формирования трапецеидального сигнала с регулируемой амплитудой переднего ц заднего фронтов импульсов. При этом для регулировки амплитуды переднего фронта трапецеидального сигнала изменяют первое опорное напряжение И,, а для регулировки заднего фронта изменяют второе опорное напряжение И. При изменении разности первого и второго опорных напряжений изменяется длительность импульса трапецеидального сигнала. Для изменения крутизны наклона формируемого сигнала изменяют напряжение источника 3 входного напряжения и длительность 1: импульсов (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИ Х

РЕаЪ БЛИН

И9у (11) А1 (5l) 4 Н 03 К 4/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4023443/24-21 (22) 14. 02. 86 (46) 15,07.87. Бюл. 9 26 (72) Г.И.Стеценко (53) 62 1.374.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1027807, кл. Н 03 K 4/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1058036, кл . Н 03 К 4/02, 1982. (54) ГЕНЕРАТОР ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО. СИГНАЛА (57) Иэобретение относится к импульсной технике и может быть.использовано, например, в системах развертыва— ния исследуемых процессов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, достигается путем обеспечения воэможности формирования трапецеидального сигнала с регулируемой амплитудой переднего и заднего фронтов импульсов. При этом для регулировки амплитуды переднего фронта трапецеидального сигнала изменяют первое опорное напряжение И,, а для регулировки заднего фронта изменяют второе опорное напряжение И °

При изменении разности первого и второго опорных напряжений изменяется длительность импульса трапецеидального сигнала. Для изменения крутизны наклона формируемого сигнала изменяют напряжение источника 3 B>:îäíîãо напряжения и длительность 3 импульсов

13?4093 генератора 5. Регулируя время t эле Л мента задержки 25, изменяют частоту следования выходных импульсов генератора. Пределы изменения опорных на!

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в системах развертывания исследуемых процессов.

Цель изобретения — расширение функ-5 циональных возможностей устройства путем обеспечения возможности формирования трапецеидального сигнала с регулируемс)й амплитудой переднего и заднего фронтов импульсов. 10

На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит входной ключ

1, вход которого через выключатель 2 !5 соединен с источником 3 входного напряжения, первый запоминающий элемент

4 и тактовый генератор 5 импульсов„ первый выход которого соединен с управляющим входом входного ключа 1, 20 первый сумматор 6, второй запоминающий элемент 7, первый 8 и второй 9 выходные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающих элементов 4 и 7, выходы под- 25 ключены к первому входу первого сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом входного ключа 1, а выход сумматора 6 соединен с входом первого и второго запоминающих эле- 30 ментов 4 и 7. Управляющие входы второго запоминающего элемента 7 и первого выходного ключа 8, а также запоминающего элемента 4 и второго выходного ключа 9 подключены соответствен- 35 но к первому и второму выходам тактового генератора 5. Первый 10 и второй 11 ключи, второй сумматор 12, первая 13 и вторая 14 RC-цепи, входы которых подключены к входу входного ключа 1, а к каждому из выходов параллельно подключены соответственно первый 10 и второй 11 ключи. Выход второго сумматора 12 через первый ог- раничивающий резистор 15 подключен к 4 первому входу первого компаратора lá, на второй вход которого подается пряжений, входного напряжения, а также величин и t, пока. аны на графиках, поясняющих работу генератора, приведенных в описании изобретения. 2 ил.

2 опорное напряжение U,, а выход — че- рез первый . одновибратор 17 соединен с входом установки в нулевое состояние триггера 18. Инверсный выход триггера соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 19, вход которого соединен через второй ограничивающий резистор 20 с выходом второго сумматора 12 и через третий органичивающий резистор 21 — с первым входом второго компаратора 22, на второй вход которого подается опорное напряжение П, а выход соединен с входом второго одновибратора 23, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 24 и через регулируемый элемент 25 задержки — с первым входом второго элемента ИЛИ 26, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 24 и с шиной

27 установки устройства в исходное состояние. Кроме этого, устройство содержит второй 28 и третий 29 аналого. вые ключи, подключенные параллельно конденсатору первого 4 и второго 7 . запоминающего элементов, управляющие входы этих ключей объединены и соединены с управляющим входом тактового генератора 5, с выходом второго элемента ИЛИ 26 и с первыми входами третьего 30 и четвертого 31 элементов

ИЛИ, вторые входы каждого из которых соединены соответственно с вторым и первым выходами тактового генератора

5,, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого 10 и второго 11 дополнительных ключей. Прямой выход триггера 18 соединен с элементом 32 индикапии, а выход первого аналоговог о ключа 19 соединен с выходной клеммой 33 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства включают выключатель 2 и на шину 27 установки устройства в исходное состояние подают импульс (фиг. 2 ), кс>3 13240 тарый, пройдя через элемент ИЛИ 26, поступает на управляющие входы ключей 28 и 29 и управляющий вход тактового генератора 5, при этом ключи

28 и 29 срабатывают и разряжают кон5 денсаторы запоминающих элементов 4 и

7, а тактовый генератор 5 устанавливается в исходное состояние. Далее, пройдя через элементы ИЛИ 30 и 31 импульс поступает на управляющие вхо — 10 ды ключей 10 и 11, которые срабатывают и разряжают конденсаторы RCцепей 13 и 14. Одновременно, пройдя через элемент ИЛИ 24, этот импульс задним фронтом устанавливает триггер

18 в единичное состояние по прямому выходу, и включается элемент 32, а по инверсному выходу триггер 18 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2к), вследствие чего ключ 19 в исходном состоянии остается в разомкнутом состоянии.

Тактовый генератор 5 формирует два импульсных напряжения, сдвинутых на 180 (фиг. 2S,5). Первое напряже- 25 ние управляет работой ключей 1 и 8, ключа запоминающего элемента 7 и через элемент ИЛИ 31 ключа 11 (фиг.2с), второе напряжение управляет работой ключа 9, ключа запоминающего элемента 4 и через элемент ИЛИ 30 ключа 10.

При положительном импульсе ключи замыкаются, а при отрицательном — размыкаются. При этом ключи 10 и 11 сра»» батывают соответственно через элементы ИЛИ 30 и 31, которые выдают уп.— равляющие сигналы на выходе при наличии на их вторых входах положительных импульсов с выходов тактового генератора 5 или наличии на первых входах положительных импульсов с выхода элемента ИЛИ 26.

Сумматор 6 имеет по каждому входу коэффициент передачи, равный "1".

Конденсаторы перед началом работы устройства разряжены.

При поступлении первого управляющего импульса (фиг. 2,интервал времени между точками 34-36) замыкаются ключи 1 и 8 и ключ запоминающего элемента 7 ° На выходе сумматора 6 устанавливается напряжение U. При этом конденсатор запоминающего элемента 7 заряжается через малое выходное сопротивление сумматора 6 до напряжения55

U.

Таким образом, в течение первого периода управляющих импульсов напряжение на выходе запоминающего элемен93 4 та 7 остается неизменным и равным

У (фиг. 2z, интервал времени между точками 34-36). При открывании ключа

9 и ключа запоминающего элемента 4 (фиг. 26, интервал времени между точ ками 35-36) ключи 1,8 и ключ запоминающего элемента 7 запираются. Напряжение,,равное U, с выхода запоминающего элемента 7 через ключ 9 поступает на вход сумматора 6, конденсатор запоминающего элемента 4 заряжается до напряжения U. Напряжение на выходе запоминающего элемента 4, равное U, остается неизменным в течение интервала времени между точками 3537 (фиг. 23). Далее вновь замыкаются ключи 1, 8 и ключ запоминающего элемента 7. При этом на входе сумматора 6 устанавливается напряжение, 1 .равное 2U, так как на каждый вход сумматора 6 через ключи 1 и 8 подается напряжение, равное U. Напряжение с выхода сумматора 6 записывается запоминающим элементом 7, на выходе согласующего усилителя которого устанавливается напряжение 2U (фиг. 2z, момент времени — точка 36). При следующем такте это напряжение переписывается в запоминающий элемент 4 (фиг. 2у, момент времени — точка 37).

Далее процессы повторяются с периодом 2 . В результате этого на выходе запоминающих элементов 4 и 7 формируются ступенчатые напряжения, сдвинутые на время . Ступенчатые напряжения (фиг. 2z,g) с выходов запоминающих элементов 4 и 7 поступают соответственно на третий и четвертый входы сумматора 12. При сложении этих напряжений на сумматоре 12 формируется новое ступенчатое напряжение, крутизна которого в два раза больше, чем крутизна слагаемых напряжений (фиг. 2е).

При периодическом замыкании ключей 10 и 11 под действием управляющих импульсов тактового генератора, проходящих соответственно через элемент ИЛИ 30 и 31, на конденсаторах

RC-цепей 13 и 14 формируются пилообразные напряжения (фиг. 2ж,p) с амплитудои

Для правильной работы схемы параметры сумматора 12 выбраны так, чтобы выполнялись соотношения п Кт и Ко Пр где К,,...,К вЂ” коэффициенты передачи сумматора 42 по соот

1324093 ветствующим входам, U — амплитуда входного напряжения

U амплитуда напряжения, до которой заряжают- 5 ся конденсаторы RCцепей за время ь .

Постоянная времени RC-цепей выбрана так, чтобы использовался только начальный участок зарядной экспоненты 10 конденсатора и напряжение на выходах цепей было линейно.

В этом случае при суммировании ступенчатого напряжения (фиг. ?e) с пилообразными напряжениями (фиг. 2ж,)), 15 поступающих на входы сумматора 1?, получается линейно нарастающее напряжение (фиг. 2u) снимаемое с выхода сумматора 12, которое через ограничивающий резистор 15 поступает на ин- 2р вертирующий вход компаратора 16. При этом на инвертирующий вход компаратора 16 подано опорное напряжение U< таким образом, что компаратор 16 находится в области отрицательного огра-25 ничения. При достижении напряжением на неинвертирующем входе компаратора

16 опорного напряжения U, (фиг. 2ь, момент времени — точка 38), компаратор 16 переходит в область положи- 3О тельного ограничения, и по переднему фронту этого напряжения срабатывает одновибратор 17 и формирует на выходе импульс (фиг. 2м),по заднему фронту которого триггер 18 устанав- 35 ливается в нулевое состояние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 18 появляется напряжение "1" под действием которого замыкается ключ

19 и через ограничивающий резистор рр

20 на выходную клемму 33 устройства поступает выходное напряжение сумматора 12 и формируется передний фронт трапецеидального сигнала (фиг.

2н). Напряжение с выхода сумматора 45

12 через ограничивающий резистор 21 также поступает на неинвертирующий вход компаратора 22, на инвертирующий вход которого подано опорное напряжение U таким образом, что компаратор 22 находится в области отрицательного ограничения. При достижении напряжением на неинвертирующем входе компаратора 22 окорного напряmeHHs Uà (фиг. 2А, момент времени точка 39), компаратор 22 переходит в область положительного ограничения, а на выходе одновибратора 23 формируется импульс (фиг. 2п), который„ пройдя через элемент ИЛИ 24, по тупает на вход установки в единичное состояние триггера 18 и устанавли;вает его в единичное состояние. При этом на инверсном выходе триггера 18 устанавливается "0" (фиг. 2к), вследствие чего ключ 19 размыкается, прерывая тем самым нарастание напряжения на выходной клемме 33 устройства, и формируется задний фронт трапецеидального сигнала (фиг. 2н). Импульс с выхода одновибратора 23 (фиг. 2п),пройдя через регулируемый элемент 25 задержки (фиг. gp), через время t поступает на первый вход элемента ИЛИ

26, а пройдя через него, поступает на управляющие входы ключей 28, 29 и управляющий вход тактового генератора 5. При этом ключи 28 и 29 срабатывают и разряжают конденсаторы запоминающих элементов 4 и 7, а тактовый генератор 5 устанавливается в исходное положение. Далее, пройдя через элементы ИЛИ 30 и 31, импульс поступает на управляющие входы ключей

10 и 11, которые срабатывают и разряжают конденсаторы RC-цепей 13 и 14.

Таким образом, устройство возвращается в первоначальное состояние, когда конденсаторы разряжены, а тактовый генератор обнулен. По окончании действия импульса с выхода элемента

25 задержки начинается новый цикл формирования трапецеидального сигнала (фиг. 2n), и процессы повторяются аналогично описанному выше.

Для регулировки амплитуды переднего фронта трапецеидального сигнала изменяют опорное напряжение U а для регулировки заднего фронта изменяют опорное напряжение У

При изменении разности опорных напряжений U --U изменяется длительность импульса трапецеидального сигнала.

Для изменения крутизны наклона формируемого сигнала изменяют напряжение

U источника 3 входного напряжения и длительность - генератора 5 тактовых импульсов 8. 1?егулируя время t элеФ мента 25 задержки, изменяют частоту следования выходных импульсов генератора. Для прекращения формирования импульсов выключают выключатель 2.

Формула изобретения

Генератор трапецеидального сигнала, содержащий первую и вторую RCцепи, входы которых подключены к пер1:32÷093 ному выводу входного ключа, а выходы через соответственно первый и второй ключи соединены с общей шиной, первый сумматор, первый и второй запоминающие элементы, первый и второй выходные ключи, входы которых соединены соответственно с. выходами первого и второго запоминающих элементов, выходы подключены к первому входу первого сумматора, второй вход которо- 10 го соединен с вторым выводом входного ключа, а выход первого сумматора соединен с входами первого и второго запоминающих элементов, второй сумматор, первый и второй входы ко- 15 торого соединены с выходами соответственно первой и второй RC-цепей, третий и четвертый входы — с выходами соответственно первого и второго запоминающих элементов, тактовый гене- )0 ратор импульсов, первый выход которого соединен с управляющим вх1одом второго запоминающего элемента и с управляющими входами входного и первого выходного ключей, второй выход — с управляющим входом первого запоминающего элемента и с управляющим входом второго. выходного ключа, а также источник входного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью 30 расширения функциональных возможностей устройства, в него введены первый, второй и третий аналоговые клю— чи, первый, второй и третий ограничивающие резисторы, первый и второй компараторы, первый и второй одновибраторы, триггер, элемент индикации, регулируемый элемент задержки, с первого по четвертый элементы ИЛИ и вы— ключатель, причем второй и третий 40 аналоговые ключи подключены параллельно конденсаторам первого и второго запоминающих элементов соответственно, управляющие входы этих ключей соедииены с управляющим входом тактового генератора импульсов, с выходом второго элемента ИЛИ и с первыми входами третьего и четвертого элементов

ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым выходами тактового генератора импуль— сов, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, при этом первый вход первого компараторя через первый ограничивающий резистор соединен с выходом второго сумматора, второй вход с первой шиной опорного напряжения, выход первого компаратора через первый одновибратор соединен с входом установки в нулевое состояние триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, прямой выход триггера соединен с элементом индикации, а инверсный выход триггера соединен с управляющим входом первого аналогового ключа, первый вывод которого соединен с выходом устройства, второй вывод через второй ограничивающий резистор соединен с выходом второго сумматора, который через третий ограничивающий резистор соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с вто1 рой шиной опорного напряжения, а выход — с входом второго одновибратора, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и через регулируемый элемент задержки — с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с шиной установки устройства в исходное состояние, причем источник входного напряжения через выключатель соединен с первым выводом входного ключа.

1324093

Составитель А.Смирнов

Редактор М.Товтин Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 2972/56 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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