Формирователь прямоугольных импульсов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ и1771860 (61) Дополнительное к авт. свид-sy— (22) Заявлено 220678 (21}2642224/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 15.1080. Бюллетень 38

Дата опубликования описания 151080 (51)М. Кл.з

Н 03 К 5/01

Государствеииый комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (5З) ЮК 621. 373 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г.И.Зайдман, М.С.Ройтман и Н.Н.Подкопаев

Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им.С.М.Кирова (71) Заявитель (54 ) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство может быть использовано для калибровок вольтметров по амплитудным, действующим и средним значениям, измеряемых,напряжений.

Известны формирователи импульсов, примейяемые для калибровок вольтметров, во встроенных поверочных устройствах, в которых применяются источники прямоугольного напряжения с импульсами П-образной формы (напряжение меандра), так как при П-образной форме все три значения напряжения: амплитудное, действующее и среднее равны $13. В таких формирователях прямоугольного напряжения преобразование постоянного напряжения в напряжение меандра осуществляется с помощью транзисторной ключевой схемы.

Недостатком таких формирователей является низкая точность калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является формирователь прямоугольных импульсов, содержащий задающий генератор,триггер, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора,резистор нагрузки и два канала усиления, в каждый из которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы — соединены с электронными ключами, входы которых подключены к выходу триггера 2|.

Недостатками этого формирователя являются пониженная точность калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки и малый коэффициент использования напряжения источника питания.

Цель изобретения — повышение точности калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки.

Цель достигается тем, что в формирователе прямоугольных импульсов, содержащем задающий генератор, триггер, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, ре,зистор нагрузки и два канала усиления, в каждый из которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источ771860 ников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы соединены с электронными ключами, входы которых подключены к выходу триггера, в каждый канал усиления введены повторитель напряжения на операционном усилителе и дополнительный электронный ключ, вход которого соединен с выходом триггера, при этом выходы операционных усилителей и их инвертирующие входы соединены с общей шиной, общие выводы операционных усилителей подключены к выходам основных электронных ключей, а неинвертирующие входы через дополнительные электронные ключи— к источникам питания. 35

Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже.

Формирователь прямоугольных импульсов содержит задающий генератор

1, триггер 2, электронные ключи 3-6, „ ф эмиттерные повторители напряжения 7, 8 с общими выводами 9 и 10 соответственно, источники питания 11 и 12 и резистор нагрузки 13.

Работает формирователь прямоугольных импульсов следующим образом.

Импульсы задающего генератора 1 после дифференцирования используются для запуска триггера 2, работающего в счетном режиме, что позволяет получить скважность управляющих импульсов З® для схемы, равной двум. Перепады напряжения на выходе триггера используются для запуска ключевой схемы.

Пусть в исходный момент времени включены электронные ключи 3 и 4, а электронные ключи 5 и 6 выключены.

Тогда ток в левом контуре протекает от положительного вывода источника питания 11 через резистор нагрузки

13, далее через выходное сопротив- Щ ление эмиттерного повторителя 7 напряжения, его общий вывод 9 и через основной электронный ключ 4 к отрицательному полюсу источника питания

11. На резисторе нагрузки формирует- 45 ся положительный уровень напряжения.

В начале следующего полупериода включаются электронные ключи 5 и 6.

Одновременно выключаются электронные ключи 3 и 4. Ток в правом контуре протекает от положительного полюса источника питания 12 через электронный ключ 5, далее через общий вывод 10 и выходное сопротивление эмиттерного повторителя 8, по общей шине "земля" к резистору нагрузки 55

13, к отрицательному полюсу источника питания 12. На резисторе нагрузки формируется отрицательный импульс напряжения. Таким образом, в течение периода на выходе устройства форми- gg руется напряжение меандра.

Таким образом, новые схемные отличия позволяют существенно повысить точность калибровки уровня выходного напряжения при вариации сопротивления резистора нагрузки. Физически. достижение этого положительного эффекта объясняется резким уменьшением эквивалентных сопротивлений транзисторных ключей ключевой схемы, из-эа того, что при включенных электронных ключах 4 и 3 источник питания. 11, резистор нагрузки 13, электронный ключ 4, повторитель напряжения 7 образуют замкнутый электрический контур. В этом контуре ток от положительного полюса источника питания 11 протекает через резистор нагрузки, через выходное сопротивление повторителя напряжения 7, его общий вывод 9, основной электронный ключ 4 к отрицательному полюсу источника питания 11. В этом случае на резисторе нагрузки формируется положительный импульс напряжения. Через электронный ключ 3 протекает лишь входной ток повторителя напряжения, который практически несоизмерим с током протекающим, через основной электронный ключ 4. Другими словами, электронный ключ 3 работает без токовой нагрузки, т.е. на холостом ходу. Его остаточное напряжение во включенном состоянии практччески не зависит от тока, протекающего через основной электронный ключ 4. В то же время остаточное напряжение основного электронного ключа 4, поступая на вход повторителя напряжения

7, инвертируется, т,е, поворачивается на 180, вычитаясь. Если коэффициент передачи повторителя напряжения 7 близок к единице, то падение напряжения на ключе 4 практически равно падению напряжения на выходном сопротивлении R повторителя напряжения 7. Следовательно, величина тока в этом электрическом контуре зависит практически лишь от значения напряжения источника питания 11 и величины сопротивления резистора нагрузки. Ток в этом электрическом контуре практически не зависит от сопротивления ключа 4. Это и позволяет уменьшить выходное сопротивление формирователя прямоугольных импульсов, а значит, повысить точность калибровки выходного уровня при вариации сопротивления резистора нагрузки.

Повышение коэффициента использования напряжения источника питания ключевой схемы устройства, т.е. источников питания 11 и 12, достигается исключением падения напряжения на сопротивлениях основных электронных ключей 4 и 5.

В качестве Повторителей напряжения 7,8 целесообразно использовать микросхемы операционных усилителей, так как остаточные напряжения транзисторных ключей обычно не превышают 1В, а динамический дгапаэон напряжений микросхем операционных усилителей не менее 2-3 В.

771860

Формула изобретения

Составитель M. Назаров

Редактор Т.Юрчикова Техред M.Ïåòêî Корректор Л.Иван

Заказ б718/71 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППН "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Данный формирователь прямоугольных импульсов целесообразно использовать в качестве образцовой меры переменного напряжения в электрорадио,измерительной технике, импульсной технике, радиотехнике и других областях техники во всех тех случаях, когда вопрос повышения стабильности и точности калибровки выходного уроI вня напряжения приобретает первостепенное значение.

Формирователь прямоугольных импульсов, содержащий задающий генератор, триггер, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, резистор нагрузки и два канала усиления, в каждый иэ которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы соединены с электронными ключами, входы которых подключены к выходу триггера, о т л и ч а ю шийся тем,, что,,с целью повышения точности калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки, в каждый канал усиления введены повторитель напряжения на операционном усилителе и дополнительный электронный ключ, вход которого соединен с выходом триггера, при этом выходы операционных усилителей и их инвертирующие входы соединены с общей шиной, общие выводы операционных усилителей подключены к выходам основных электронных ключей, а неинвертирующие входы через дополнительные элек15 тронные ключи — к источникам питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 502492, кл. Н 03 К 5/01, 03.04.74.

Щ 2. Известия Томского политехнического института, т.231, изд.Томского университета,1971, с.29, рис.5 (прототип).