Генератор треугольного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)758491 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.05.78 (21) 2638308/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К,.

Н 03 К4/06

1в",ударственный комитет (53) УДК 621.373..3 (088.8) Опубликовано 23.08.80. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 27.08.80 по делам иеооретений н открытий (72) Автор изобретения

Г. М. Хаиндрава

Тбилисское научно-производственное объединение электронной вычислительной техники «Элва» (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при реализации преобразователей аналоговых сигналов в цифровой код.

Известен генератор напряжения треугольной формы, содержащий генератор пилооб- 5 разного напряжения, инвертор, триггер, сумматор и электронные ключи (1).

Однако известный генератор характеризуется ограниченным диапазоном генериру емой частоты, недостаточной стабильностью и надежностью и небольшой гибкостью в то применении.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является генератор, который содержит интегратор, инвертор, два пороговых элемента, триггер, два транзисторных ключа, суммирующий усилитель, резисторы и три клеммы для ввода опорных напряжений, причем выход интегратора соединен через резистор с первым входом одного порогового элемента и через резисторы и инвертор — с входом второго поро- 20 гового элемента, вторые входы пороговых элементов соединены с одним источником опорного напряжения, а выходы пороговых элементов — с входами триггера, выходы которого подключены к входам двух транзисторных ключей, коллекторные цепи которых с одной стороны через резисторы связаны с клеммой для ввода опорного напряжения (— ) U, а с другой стороны — со вторыми и третьими входами суммирующего усилителя, к первому входу которого, как и к первому входу интегратора, подключена клемма для ввода опорного напряжения (-+) U, к тому же второй вход суммирующего усилителя объединен со вторым входом интегратора, а выход суммирующего усилителя — с третьим входом интегратора (2).

Недостатками известного генератора треугольного напряжения являются ограниченная надежность и недостаточный диапазон регулировки требуемой частоты.

Цель изобретения — расширение диапазона изменения частоты и изменение полярности выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор треугольного напряжения, содержащий интегратор на операционном усилителе, входы которого соединены через ключи с шинами разнополярного напряжения, задающий генератор и триггер со счетным входом, сбросовый вход которого со758491 единен с шиной «Сброс», а выходы — с входами управления ключами, введен управляемый делитель частоты, логический элемент И, дополнительный ключ и триггер управления, входы которого соединены с шинами сигналов «Пуск» и «Сброс», а выход подключен к входу управления дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И, а выход подключен к счетному входу триггера, причем один вход логического элемента И непосредственно, а другой через управляемый делитель частоты соединены с выходом задающего генератора.

В генератор также введен источник разнополярного напряжения смещения и трехпозиционный переключатель, два подвижных контакта которого соединены с входами управления ключей, третий подвижный контакт соединен с выходом интегратора, а неподвижные контакты соединены соответственно, первый и второй с выходами триггера со счетным входом, а третий — с выходами источника разнополярного напряжения смещения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема генератора треугольного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу генератора треугольного напряжения.

Генератор содержит генератор 1 импульсов стабильной частоты (с кварцевым резонатором), управляемый делитель 2 частоты, ручку 3 для установки коэффициента деления частоты, элемент И 4, дополнительный ключ 5, триггер 6 управления, шину 7 сигнала «Пуск», шину 8 сигнала «Сброс», триггер 9, трехпозиционный переключатель 10, ключи 11 и 12, шину 13 ввода оп рного напряжения постоянного тока (+) U, шину 14 ввода опорного напряжения постоянного тока (— ) U, интегратор 15 и источник 16 разнополярного напряжения смещения.

Генератор работает следующим образом.

После включения источников пиъания через шину 8 подают импульс, под действием которого триггеры 6 и 9 устанавливаются в «нулевое» состояние. После этого трехпозиционный переключатель 10 устанавливают либо в первое положение (см. фиг. 1), если требуется генерация треугольного напряжения положительной полярности, либо во второе положение, если требуется генерация треугольного напряжения отрицательной полярности. Ключ 11 оказывается в открытом состоянии (так как íà его управляющий вход через трехпозиционный переключатель 10 с «нулевого» выхода триггера 9 подается сигнал логической «1»), а ключ 12 —. в закрытом состоянии (так как на его управляющий вход через трехпозиционный переключатель 10 с «единичного» выхода триггера 9 подается сигнал логического «О»).

В результате на вход интегратора 15 подается опорное напряжение (+) U и на его выходе устанавливается уровень напряжения (— ) U, . (см. фиг. 2 в момент времени t o) .

После этого с помощью ручки 3 устанавливают требуемое значение коэффициен- . та деления частоты.

Запуск генератора производится путем подачи на шину 7 сигнала «Пуск». При этом триггер 6 перебрасывается, и на его «едино ничном» выходе появляется сигнал логической «1», В результате ключ 5 открывается, и импульсы 3„ „ с заданной частотой начинают поступать на вход триггера 9 (см. фиг. 2 а).

Под действием первого импульса 1, т. е. первого после подачи на шину 7 импульса 3 «Г1уск» (см. фиг. 2б), триггер 9 перебрасывается в «единичное» состояние, в результате чего ключ 11 закрывается, а ключ 12 открывается, и на вход интегратощ ра 15 подается опорное напряжение постоянного тока (— ) U. На выходе интегратора 15 напряжение начинает линейно расти в сторону положительной полярности (см. фиг. 2 в момент времени t ) .

После прихода второго импульса 3 q триггер 9 снова возвращается в исходное

«нулевое» состояние. В результате снова открывается ключ 11 и закрывается ключ 12, и направление процесса интегрирования на выходе интегратора 15 меняется на проз тивоположное, т. е. в это время на входе интегратора 15 действует опорное напряжение постоянного тока (+ ) U (см. фиг. 2 в момент времени t z). Поэтому íà его выходе напряжение линейно убывает до нуля и мень ше, но не ниже уровня (— ) U „(cM. фиг. 2 в момент времени ts)

После прихода третьего импульса 3 гн триггер 9 снова перебрасывается в «единичное» состояние. В результате снова закрывается ключ 1! и открывается ключ 12, а направление процесса интегрирования снова меняется на противоположное, т. е. напряжение на выходе интегратора 15 снова ночинает линейно расти и т. д.

Для того, чтобы остановить генерацию напряжений треугольной формы, на шину 8 подают импульс «Сброс». В результате чего триггеры 6 и 9 сбрасываются, закрывается ключ 5 и прекращается подача импульсов на вход триггера 9. В результате ключ 11 открывается, а ключ 12 закрывается. На выходе интегратора 15 устанавливается небольшой уровень напряжения (— ) U „ (см. фиг. 2 в момент времени t ).

Аналогично протекают процессы в случае генерации треугольного напряжения отрицательной полярности. Для этого не55 обходимо подвижные контакты трехпози ционного переключателя 10 установить во второе положение. В этом случае, и отличие от предыдущего, на выходе интегратора 15

758491 где U . . — пиковое значение амплитуды 20 выходного треугольного напряжения; (- — ) U — опорное напряжение постоянного тока;

М вЂ” период следования тактовых

25 импульсов;

РС = — постоянная цепи интегратора 15.

Естествен«с, при увеличении вдвое частоты следования тактовых импульсов в два раза уменьшается период At" "= 0 5At, т. е. выражение (!) примет вид зо

11 ф О,5 «л;.

В: (2) Следовательно, в два раза уменьшается пиковое значение треугольного напряжения.

Как следует из выражений (1) и (2), 3$ регулировку пикового значения амплитуды треугольного напряжения можно осуществить либо изменением уровней спорных напряжений постоянного тока (+) U и (— ) U, либо изменением постоянной цепи интег- 4g ратора 15, либо обоих параметров схемы.

Изменять постоянную цепи КС = w интегратора 15 удобнее регулировкой величины входных резисторов.

Увеличение амплитуды выходного треугольного напряжения при уменьшении частоты (см. фиг. 2з) может быть обеспечено в широком диапазоне при помощи увеличения уровней опорных напряжений постоянного тока (+ ) U, (— ) Ь и уменьшением в сопротивления входного резистора интегратора 15.

Последний фактор, а также возможность простого способа установки и регулировки устанавливается небольшой уровень напряжения положительной полярности (+) 1 „, так как в данном случае в начальном состоянии открыт ключ 12 и закрыт ключ 11.

В результате после запуска генератора амплитуда треугольного напряжения меняется в области отрицательных напряжений (см. фиг. 2 г) .

На фиг. 2д пока" àíà увеличенная в два раза частота тактовых импульсов. Следовательно, в два раза увеличивается и частота треугольного напряжения.

Однако в этом случае в два раза уменьшается амплитуда треугольного напряжения (см. фиг. 2 ж). Действительно, максимальное значение (пик) выходного напряжения интегратора 15 в первом случае за.интервал времени . „— t < = bi (см. фиг. 2 в) определяется согласно выражению в широком диапазоне требуемой частоты тактовых импульсов при помощи регулируемого делителя частоты генератора импульсов стабильной частоты делают данный генератор треугольнойго напряжения удобным в применении. Кроме того, наличие одного операционного усилителя в контакторе а также простое схемное решение в целом генератора треугольного напряжения, обеспечивает его высокую надежность в работе по сравнению с известным. Применение в качестве источника тактовых импульсов генератора с кварцевым резонатором обеспечивает высокую стабильность генерации треугольного напряжения.

Формула изобретения

1. Генератор треугольного напряжения, содержащий интегратор на операционном усилителе, входы которого соединены через ключи с шинами разнополярного напряжения, задающий генератор и триггер со счетным входом, сбросовый вход которого соединен с шиной «Сброс», а выходы соединены с входами управления ключами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения частоты, в него введен управляемый делитель частоты, логический элемент И, дополнительный ключ и триггер управления, входы которого соединены с шинами сигналов «Пуск» и»Сброс», а выход подключен к входу управления дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И, а выход подключен к счетному входу. три г гера, п ричем один вход логического элемента И непосредственно, а другой через управляемый делитель частоты соединены с выходом задающего генератора.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью изменения полярности выходного напряжения, в него введен источник разнополярного напряжения смещения и трехпозиционный переключатель, два подвижных контакта которого соединены с входами управления ключей, третий подвижный контакт соединен с выходом интегратора, а неподвижные контакты соединены соответственно, первый и второй с выходами триггера со счетным входом, а третий с выходами источника разнополярного напряжения смещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 559384, кл. Н 03 К 4/06, 16.04.74.

2. Авторское свидетельство СССР № 574850, кл. Н 03 К 4/06, 04.05.76.

758491

>rrgcA, 2qgp

Pv2. Я

Составитель В. Чижов

Редактор Т. Иванова Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Заказ 5552/49 Тираж 995 Г!одписное

LIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент> г. Ужгород, ул. Проектная, 4