Формирователь треугольного напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и служит для расширения функциональных возможностей устройства . Формирователь содержит входной ключ I, источник 2 входного напряжения , запоминающие элементы 3 и 6, тактовый генератор 4, сумматоры 5 и 14, выходные ключи 7 и 8, ключи 9 и 10, RC-цепи 11 и 12. В устройство введены ключи 13, 15 и 34 элементы ЗАПРЕТ 16,18,19,23 и 27, входной ключ 17, элементы И 20 и 28, счетчики 21 и 29 импульсов, элементы НЕ 22, 30 и 32, элементы ИЛИ 24 и 31 и ограничительные резисторы 26 и 35. Благодаря этому становится возможным формирование напряжения симметричной треугольной формы с высокой стабильностью амплитудно-временных параметров , так как нестабильность выходного напряжения определяется суммарной нестабильностью коэффициентов передачи сумматоров 5 и 14-и согласующих усилителей запоминающих элементов. 2 ил. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

М

CO

Фь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4121878/24-21 (22) 30,06 ° 86 (46) 30.01 ° 88, Бюл. ¹ 4 (72) Г,И.Стеценко (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 773919, кл, Н 03 К 4/02> 1979, Авторское свидетельство СССР № 1058036, кл. Н 03 К 4/02, 1982. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и служит для расширения функциональных возможностей устройства. Формирователь содержит входной ключ I, источник 2 входного напряжения, запоминающие элементы 3 и 6, тактовый генератор 4, сумматоры 5 и

„„SU„„) 370740 А 1

14, выходные ключи 7 и 8, ключи 9 и 10, RC-цепи 11 и 12. В устройство введены ключи 13, 15 и 34„ элементы

ЗАПРЕТ 16,18 19,23 и 27, входной ключ 17, элементы И 20 и 28, счетчики 21 и 29 импульсов, элементы НЕ

22, 30 и 32, элементы ИЛИ 24 и 31 и ограничительные резисторы 26 и 35.

Благодаря этому становится возможным формирование напряжения симметричной треугольной формы с высокой стабильностью амплитудно-временных параметров, так как нестабильность выходного напряжения определяется суммарной нестабильностью коэффициентов передачи сумматоров 5 и 14 .и согласующих усилителей запоминающих элементов.

2 ил.

1 13

Изобретение относится к импульс— ной технике и может быть применено в устройстнах автоматики.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения формирования симметричного треугольного напряжения °

На фиг.l приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый входной ключ 1, источник 2 входного напряжения, запоминающий элемент 3, тактовый генератор 4, сумматор 5, дополнительный запоминающий элемент 6, первый и второй выходные ключи 7 и 8, первый и второй ключи 9 и 10, первую и вторую RC-цепи 11, 12, третий ключ

13, дополнительный сумматор 14, четвертый ключ 15, первый элемент 16

ЗАПРЕТ, второй входной ключ 17, второй и третий элементы 18 и 19 ЗАПРЕТ, первый элемент 20 И, первый счетчик

21 импульсов, первый элемент 22 НЕ, четвертый элемент 23 ЗАПРЕТ, первый элемент 24 ИЛИ, пятый ключ 25, первый ограничительный резистор 26, пятый элемент 27 ЗАПРЕТ, второй элемент

28 И, второй счетчик 29 импульсов, второй элемент 30 НЕ, второй элемент

31 ИЛИ, третий элемент 32 НЕ, шестой элемент 33 ЗАПРЕТ, шестой ключ 34, второй ограничительный резистор 35, шину 36 установки исходного состояния устройства, выходную шину 37 ° Вход первого входного ключа l соединен с источником 2, Входы первого и второго выходных ключей 7 и 8 соединены с выходами соответственно запоминающего и дополнительного запоминающего элементов 3 и 6, выходы подключены к первому входу сумматора 5, второй вход которого соединен с выходом первого входного ключа 1, а выход соединен с входами запоминающего и дополнительного запоминающих элементов 3 и 6. Управляющие входы первого выходного ключа 7 и дополнительного запоминающего элемента 6 подключены к первому выходу тактового генератора 4, второй выход которого соединен с управляющими входами второго выходного ключа 8 и запоминающего элемента 3. Первый и второй ключи 9 и

I0 подключены параллельно конденсаторам первой и второй RC-цепей 1l и

70740

35

45 BTopblM инвертирующим входом элемента

55

1О

12, нходы которых подключены к выходу источника 2. Выход первой RCцепи 11 через пятый ключ 25 соединен с первым входом дополнительного сумматора 14, второй вход которого через четвертый ключ 15 соединен с выходом второй RC-цепи 12, третий вход — с выходом запоминающего элемента 3, четвертый вход — с ныходом дополнительного запоминающего элемента 6, Выход первого элемента 16 соединен с управляющим входом нторого входного ключа 17, первый вход — с первым выходом генератора 4 и первыми входами второго и третьего элементон 18, 19 и первым входом перного элемента И 20, Второй инвертирующий вход элемента 16 соединен с инверсным выходом первого счетчика

21, счетный вход которого соединен с первьм выходом генератора 4, а прямой выход — с вторыми инвертирующими входами элементов 18 и 19, с вторым входом элемента И 20 и через первый элемент НЕ 22 — с первым входом четвертого элемента 23, выход которого соединен со вторым нходом первого элемента ИЛИ 24, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа 15, а первый вход — с выходом элемента И 20 и с управляющим нходом третьего ключа 13, который через ограничительный резистор 26 соединен с выходом второй RC-цепи 12, Управляющий вход первого ключа 9 соединен с выходом шестого элемента 33, первый вход которого соединен с вто— рым ныходом тактового генератора 4, с вторым входом второго элемента И

28 и с счетным входом второго счетчика 29, в торой инвертирующий нход— с прямым выходом второго счетчика 29, с первым входом элемента И 28, с

23 и через третий элемент НЕ 32 — с первым входом второго элемента ИЛИ

31, выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа 25. Вход второго элемента HE 30 соединен с прямым выходом первого счетчика 21, а выход — с вторым инвертирующим входом пятого элемента 27, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 31, а первый вход — с выходом второго элемента И 28 и с . упранляющим входом шестого ключа 34, который через второй ограничительный резистор 35 соединен с ныходсм пер-137 ной RC-цепи 11. Выходы второго и третьего элементов 18 и 19 соединены соответственно с управляющими нходами первого входного ключа 1 и второго ключа 10, а входы установки н нуль первого и второго счетчиков 21 и 29 соединены с шиной 36, Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор 4 формирует два импульсных напряжения, сдвинутых относительно друг друга (фиг.2а,б), Импульсное напряжение (фиг.2n) управляет работой ключа 7, ключа дополнительного запоминающего элемента

6, через элементы ЗАПРЕТ 16, 18 и 19 работой ключей 17,! и 10 соотнетственно, через элемент И 20 — ключа

l3 а через элементы И 20 и ИЛИ 24— ключа 15. Импульсное напряжение (фиг.24) управляет работой ключа 8, ключа запоминающего элемента 3, через элемент ЗАПРЕТ 33 работой ключа

9, через элемент И 28 — ключа 34, а через последовательность элементон

И 28, ЗАПРЕТ 27 и ИЛИ 31 — ключа 25.

При наличии положительных импульсов на выходах тактового генератора

4 ключи замыкаются, а при отсутствии импульсов размыкаются.

Сумматор 5 по каждому входу имеет единичные коэффициенты передачи.

Конденсаторы RC-цепей 11 и 12 перед включением устройства разряжены.

Счетчики 21 и 29 через шину 36 уста-, новлены в нулевое состояние, вследствие чего на инверсном выходе счетчика 21 присутствует сигнал логической единицы, поступающий на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 16 и запрещающий его срабатывание, На прямом выходе счетчика 21 установлен сигнал логического нуля, который поступает на инвертирующие входы элементов

ЗАПРЕТ 18 и 19 и не влияет на их срабатывание, что обеспечивает прохождение импульсов (фиг.2о) на управляющие входы ключей и 10, и, пройдя через элемент НЕ 22, этот сигнал н виде логической единицы поступает на вход элемента ЗАПРЕТ 23, который срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на второй вход элемента

HJIH 24, так как на инвертирующем входе элемента ЗАПРЕТ 23 присутствует сигнал логического нуля с прямого выхода счетчика 29. Пройдя через элемент ИЛИ 24, сигнал логической

4 единицы поступает на управляющий нход ключа 15, который срабатынает и подключает выход RC-цепи 12 к второму входу сумматора 14.

Ь

Сигнал логического нуля с выхода счетчика 29 поступает также на иннертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 33 и не влияет на его срабатывание, что обеспечивает прохождение импульсов (фиг.26) на управляющий вход ключа 9, а пройдя через элемент НЕ 32, поступает в виде логической единицы на первый вход элемента ИЛИ 31. С вьгхода элемента ИЛИ 31 сигнал логической единицы поступает на управляющий вход ключа 25, который срабатывает и подключает выход RC-цепи 11 к первому входу сумматора 14.

При поступлении первого управляющего импульса (фиг.2 ) замыкаются ключи 1,7 и ключ запоминающего элемента 6, а сам импульс записывается в счетчик 21 На выходе сумматора 5

26 устанавливается напряжение U. При этом конденсатор запоминающего элемента 6 через малое выходное сопротивление сумматора 5 заряжается до напряжения U. Параметры схемы выбрано ны так, чтобы выполнялись соотношения

R,. С (I) (2) где R — выходное сопротивление сумматора 5;

С вЂ” емкость конденсатора в запоминающих элементах 3 и 6; — длительность управляющего импульса;

40 К „- входное сопротивление согласующего усилителя запоминающих элементов.

При выполнении неравенства (1) напряжение, до которого заряжается кон4 денсатор, не зависит от изменения величины его емкости, а при выполнении неравенства (2) напряжение остается неизменным в течение времени, когда ключ запоминающего элемента разомкнут.

Таким образом, в течение первого периода управляющих импульсов напряжение на выходе запоминающего элемента 6 остается неизменным и равным (фиг.2 Ь ).

При поступлении второго управляющего импульса (фиг.2 6 ) замыкается ключ 8 и ключ запоминающего элемента

3, а ключи I, 7 и ключ запоминающего

1370740

55 элемента 6 размыкаются и сам импульс записывается в счетчик 29. Напряжение, равное U, с выхода запоминающего элемента 6 через ключ 8 поступает на вход сумматора 5, конденсатор запоминающего элемента 3 заряжается до напряжения U. Напряжение на выходе запоминающего элемента 3, равное остается неизменным в течение периода следования управляющих импульсов (фиг.2г).

Далее вновь замыкаются ключи 1, 7 и ключ запоминающего элемента 6. При этом на выходе сумматора 5 устанавливается напряжение, равное 2U, так как на первый и второй входы сумматора через ключи 1 и 7 подается напряжение, равное U. Напряжение с выхода сумматора записывается запоминающим элементом 6, на выходе согласующего усилителя которого устанавливается напряжение 2U (фиг.2b). При следующем такте это напряжение вновь переписывается в запоминающий элемент 3 (фиг.2 ). Далее процессы повторяются с периодом 2 . В результате этого на выходе запоминающих элементов 3 и 6 формируются ступенчатые напряжения, сдвинутые на время и происходит заполнение счетчиков 21 и 29 °

Ступенчатые напряжения (фиг.2 s, и, z) с выходов запоминающих элементов 3 и 6 поступают на входы дополнительного сумматора 14. При сложении этих напряжений на сумматоре 14 фор мируется новое ступенчатое напряжение, крутизна которого в два раза больше, чем крутизна слагаемых напряжений (фиг.2 д), Кроме того, при периодическом замыкании ключей 9 и 10 под действием управляющих импульсов тактового генератора 4 на конденсаторах RC-цепей

11 и !2 формируются пилообразные напряжения (фиг.2 t. г) с амплитудой U

П

Для правильной работы схемы параметры дополнительного сумматора 14 выбраны так, чтобы выполнялись соотношения

Пи Кг и К П Кн где К,,...,К вЂ” коэффициенты передачи сумматора 14 по соответствующим входам; — амплитуда входного напряжения;

11, — амплитуда напряжения, до которой заряжаются конденсаторы RCцепей эа время

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

В этом случае при суммировании ступенчатого напряжения (фиг.2 з) с пилообразными напряжениями (фиг.2e,ì), поступающими соответственно на первый и второй входы сумматора 14, получается линейно нарастающее напряжение (фиг.2 d), поступающее с вы— хода дополнительного сумматора 14 на выходную шину 37.

После поступления на вход счетчи2и. ка 21 — импульсов где п — количест2

У во разрядов счетчика 21, на прямом выходе счетчика 21 появляется логическая единица, которая поступает на инвертирующие входы элементов

ЗАПРЕТ 18 и 19 и запрещает их срабатывание, а поступив на второй вход элемента И 20, подготавливает его срабатывание. На инверсном выходе счетчика 21 устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на инвертирующий вход элемента 3АПРЕТ 16 и не влияет Hà его срабатьг вание. Начиная с этого момента импульсы (фиг.2. ) поступают на управляющий вход ключа 17 а на управляющий вход ключа 1 поступает уровень логического нуля °

Кроме того, логическая единица с выхода счетчика 21, пройдя через элемент НЕ 22, в виде сигнала логического нуля поступает через элементы ЗАПРЕТ 23 и ИЛИ 24 на управляющий вход ключа 15, который размыкается и отключает выход RC-цепи

12 от второго входа сумматора 14.

После поступления на вход счет2 чика 29 — импульсов (разрядность

2 счетчиков 21 и 29 одинаковая) на прямом выходе счетчика 29 появляется логическая единица, которая поступает на второй вход элемента ЗАПРЕТ 33 и запрещает его срабатывание а также поступает на первый вход элемента И 28 и подготавливает его срабатывание, а пройдя через элемент

НЕ 32 этот сигнал в виде логического

13707

30 нуля через элемент ИЛИ 31 поступает на управляющий вход ключа 25, который размыкается и отключает выход

RC-цепи 11 от первого входа сумматора 14.

Выход ключа 17 соединен с инвертирующим входом усилителя, входящего в состав сумматора 5. Вследствие этого после поступления 2"/2 импульсов на счетчики 21 и 29 при каждом такте напряжения на запоминающих конденсаторах запоминающих элементов 6 и 3 уменьшаются на величину U (фиг.2в, ), Формируется падающий участок ступенчатого напряжения на выходе каждого из запоминающих элементов 6 и 3 и на выходе сумматора 5 (фиг.2d). При этом при каждом поступлении импульса (фиг.2a) на первый вход элемента И

20 срабатывает ключ 13, так как на втором входе элемента И 20 присутствует сигнал логической единицы, прямого выхода счетчика 21, Кроме того, через элемент ИЛИ 24 срабаты25 вает ключ 15, подключая на время действия импульса (фиг. 2а) выход RC-цепи 12 по второму входу сумматора 14, вследствие чего напряжение разряда конденсатора RC-цепи 12 поступает на вход сумматора 14 (фиг.2 ).

Аналогичным образом при поступлении импульсов (фиг.2Ь) на второй вход элемента И 28 срабатывает ключ

34, так как на первом входе элемен- 35 та И 28 присутствует сигнал логической единицы с прямого выхода счетчика 29. При этом сигнал логической единицы с выхода элемента И 28 поступает на вход элемента ЗАПРЕТ 27, ко- 4О торый срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на второй вход элемента ИЛИ 31, так как на инвертирующем входе элемента ЗАПРЕТ 27 присутствует логический ноль с выхо- 45 да элемента НЕ 30 и не влияет íà его срабатывание. Под действием логической единицы с выхода элемента ИЛИ 31 срабатывает ключ 25 и подключает на время действия импульса выход RC-цепи I! к первому входу сумматора 14 (фиг.2 ) .

Параметры постоянных времени разряда через ключ 13 и резистор 26 RCцепи 12 и через ключ 34 и резистор

35 RC-цепи 11 выбраны так, чтобы напряжение на выходах цепей было линейно и симметрично с напряжением заря40

8 да этих цепей (фиг.2к, q). Вследствие этого, при суммировании ступенчатого напряжения (фиг.2d) с пилообразными напряжениями (фиг.2i,>),поступающими соответственно на второй и первый вход сумматора 14, получается падающий участок линейно изменяющего напряжения (фиг,2 ).

После прохождения 2 импульсов на счетчики 21 и 29 напряжения на конденсаторах запоминающих элементов 6 и 3 уменьшаются до нуля, а счетчики

21 и 29 устанавливаются снова в первоначальное нулевое состояние. При этом в момент установления счетчика

21 в нулевое состояние и появлении логической единицы на выходе элемента НЕ 22 ключ 15 не срабатывает, так как в это время с выхода счетчика

29 на инвертирующий вход элемента

ЗАПРЕТ 23 поступает сигнал логической единицы и запрещает его срабатьгвание. Кроме того, сигнал логического нуля с выхода счетчика 21, пройдя через элемент НЕ 30 в виде логической единицы, поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 27 и запрещает его срабатывание.

Вследствие этого 2"-й импульс, прошедший на счетчик 29 и установивший его в нулевое состояние, проходит на ключ 34 и не пропускается на ключ 25, который остается в разомкнутом состоянии после прохождения 2 — 1—

ro импульса. При этом конденсатор RCцепи 11 разряжается, а конденсатор

RC-цепи 12 заряжается, но напряжение с их выходов не поступает на входы сумматора 14, на выходе которого сохраняется на время нулевой уровень напряжения. После установки в нулевое состояние счетчика 29 схема возвращается в исходное состояние за исключением того, что на выходе RCцепи 12 имеется напряжение величиной

U, но в момент появления первого импульса (фиг. 2 а) формирования нового цикла симметричного напряжения происходит разряд этой цепи, который не влияет на работу схемы (фиг.2x)

При последующем поступлении тактовых импульсов процессы повторяются аналогичным образом, в результате чего на выходах запоминающих элементов 6 и 3 формируются симметричные ступенчатые напряжения, а на выходе сумматора 14 — симметричное треуголь1370740

10 ное напряжение. При подключении к инверсному выходу счетчика 29 светодиодного индикатора можно осуществлять визуальное наблюдение за работой устройства.

Устройство позволяет формировать напряжения симметричной треугольной формы с высокой стабильностью амплитудно-временных параметров, так 10 как нестабильность выходного напряжения определяется суммарной нестабильностью коэффициентов передачи сумматоров и согласующих усилителей запоминающих элементов. При использовании в предлагаемой схеме формирователя высокоточных резисторов легко достижима суммарная нестабильность коэффициента передачи, не превьппающая 17. При этом исключена временная нестабильность параметров схемы, обусловленная временной нестабильностью емкости конденсаторов, что позволяет более чем на порядок повьг сить временную стабильность параметров выходного сигнала формирователя и обеспечить формирование симметричного треугольного напряжения.

Формула изобретения

Формирователь треугольного напряжения, содержащий первую и вторую

RC-цепи, входы которых подключены к источнику входного напряжения, а к 35 их выходам параллельно подключены соответственно первый и второй ключи, первый входной ключ, сумматор, запоминающий и дополнительный запоминающий элементы, первый и второй выход- 4о ные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающего и дополнительного запоминающего элементов, выходы подключены к первому входу сумматора, второй вход 45 которого через первый входной ключ соединен с источником входного напряжения, а выход соединен с входами заломинающего и дополнительного запоминающего элементов, дополнитель- 50 ный сумматор, имеющий первый, второй, третий и четвертый входы, третий вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, четвертый вход— с выходом дополнительного запоминаю- 55 щего элемента, выход соединен с выходной шиной, а также тактовый генератор, первый выход которого соединен. с управляющим входом первого выходного ключа и управляющим входом дополнительного запоминающего элемента, второй выход — с управляющим входом второго выходного ключа и управляющим входом запоминающего элемента, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй ограничительные резисторы, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, с первого по шестой элементы

ЗАПРЕТ, первый и второй счетчики импульсов, с первого по третий элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ и второй входной ключ, вход которого соединен с источником входного напряжения, выход — с третьим входом сумматора, а управляющий вход — с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, вход которого соединен с первым выходом тактового генератора, с входами второго и третьего элементов ЗАПРЕТ и с первым входом первого элемента И, инвертирующий вход соединен с инверсным выходом первого счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с первым выходом тактового генератора, вход установки в нулевое состояние— с входом установки в нулевое состояние второго счетчика и с шиной установки исходного состояния устройства, а прямой выход — с инвертирующими входами второго и третьего элементов ЗАПРЕТ, через первый элемент НЕ— с входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, через второй элемент НŠ— с инвертирующим входом пятого элемента ЗАПРЕТ, а также соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ЗАПРЕТ, а выход — с управляющим входом четвертого ключа, вход которого соединен с выходом второй

RC-цепи и через последовательно соединенные первый ограничительный резистор и третий ключ — с нулевой шиной, выход — с вторым входом дополнительного сумматора, первый вход которого соединен с выходом пятого ключа, вход которого соединен с выходом первой RC-цепи и через последовательно соединенные второй огра12

1370740

Составитель А.Смирнов

Редактор M.Недолуженко Техред g.Äèäûê Корректор А.Ильин

Заказ 426/ 53 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4 ничительный резистор и шестой ключ— с нулевой шиной, а управляющий вход— с выходом второго элемента ИЛИ, пер— вый вход которого соединен с выходом третьего элемента HF,, второй вход— с выходом пятого элемента ЗАПРЕТ, вход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с инвертирующим входом шестого элемента ЗАПРЕТ, второй вход— с входом шестого элемента ЗАПРЕТ, вторым выходом тактового генератора д е

К и счетным входом второго счетчика иМпульсов, прямой выход которого сое— динен с входом третьего элемента HF. ) и инвертирующими входами четвертого и шестого элементов ЗАПРЕТ, причем выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом первого

Входного ключа, выход третьего эле1р мента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом второго ключа, а выход шестого элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом первого ключа.