Генератор импульсов

 

ОП ИСАНИЕ 917304

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Свюз Свветскик

Свциалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ, .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 18.08. 80 (21) 2975143/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5! )М. Кл.

Н 0З К 3/00

)Ъоудоротоепв|й комитет

СССР ао делом изобретений и открытий

Опубликовано 30. 03. 82. Бюллетень № 12

З,ата опубликования описания 30. 03. 82 (53) УДК 621. 373 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Л. Цукерман и И.И.Линник! И@ «Н1 О g

Центральное конструкторское бюро с on 1тнымйЩ Щрр(. производством АН Белорусской CCP (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных приборах и устройствах.

Известен генератор импульсов, содержащий последовательно соединен5 ные источник постоянного напряжения, резистор и конденсатор, параллельно которому включен пороговый элемент, работа которого основана на заряде

10 конденсатора через резистор от иаточ— ника постоянного напряжения. При достижении напряжения заряда конденсатора пороговой величины срабатывает пороговый элемент и конденсаi5 тор разряжается. Затем цикл повторяется вновь 111 .

Недостаток такого генератора— значительная зависимость частоты от напряжения питания, величины тока утечки конденсатора порогового элемента.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор импульсов, содержащий стабилиз атор тока, выход которого соединен с входом ключевого элемента и первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с выходом ключевого элемента и общей шиной устройства, сравнивающее устройство, состоящее из источника опорного напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные диод и четырехполюсник обратной связи, соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и выходом стабилизатора тока, а управляющий вход ключевого элемента подключен к выходу операционного усилителя (21.

Работа этого генератора импульсов основана на заряде конденсатора стабильным током с последующим разрядом его через коммутатор, управляемый сравнивающим устройством.

Генератор импульсов работает следующим образом.

3 91730

Недостатком известного генератора импульсов является нестабильность частоты генерации, особенно в диапазоне инфранизких частот, где приходится применять конденсаторы большой электрической емкости (часто электролитические), которые имеют низкую температурную и временную стабиль-. ность.

Цель изобретения — повынение ста- 10 бильности частоты генерируемых импульсов.

Указанная цель достигается тем, что в генератор импульсов, содержаций стабилизатор тока, выход которо- 15 ,го соединен с входом ключевого элемента и первой обкладкой конденса-, тора, вторая обкладка которого соединена с выходом ключевого элемента и общей шиной устройства, сравнивающее 20 устройство, состоящее из источника опорного напряжения, один вывод которого подключен к общей нине, операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные диод и четырехполюсник обратной свя1 зи соединен с неинвертирующим вхо-! дом операционного усилителя и выхо дом стабилизатора тока, а управляющий вход ключевого элемента подключен к выходу операционного усилителя, дополнительно введены дифферен циатор, линия задержки и двухканальный коммутатор, один вход которого соединен с вторым выводом источника

35 опорного напряжения, второй вход— с выходом дифференциатора, вход которого подключен к выходу стабилизатоца тока, вход линии задержки соединен. с выходом операционного уси- 4 лителя, а выход линии задержки подключен к управляющему, входу двухканального коммутатора, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя .

На чертеже представлена функциональная схема генератора импульсов.

Генератор импульсов состоит из стабилизатора 1 тока, дифференциатора 2, конденсатора 3, элемента 4 ключевого, сравниваюцего устройства

5, содержащего источник 6 опорного напряжения, усилитель 7 операционный, диод 8, четырехполюсник 9. обратной связи, коммутатор 10 двухканальный, линию 11 задержки.

4 4

В исходном состоянии, когда выход-; ное напряжение усилителя 7 операционного отрицательно, диод 8 и элемент 4 ключевой закрыты. При этом конденсатор 3 заряжается от стабилизатора 1 тока. Напряжение заряда конденсатора 3 поступает на неинвертирующий вход усилителя 7 и на вход дифферен" цнатора 2. При этом выходное напряжение последнего принимает некоторое постоянное значение, так как конденсатор 3 заряжается током стабильным во времени. Выходной сигнал дифференциатора 2 через соответствующий канал коммутатора 10 двухканального поступает на инвертирующий вход усилителя 7.

Таким образом, потенциал на инвертируюцем входе усилителя 7 остается постоянным, а на неинвертирующем входе линейно нарастает.

Йока выходное напряжение дифференциатора 2 больше напряжения заряда конденсатора 3, выходное напряжение усилителя 7 отрицательно (формирование напряжения на конденсаторе происходит в положительной полярности), а в коммутаторе 10 канал, через который на инвертирующий вход усилителя 7 поступает напряжение с источника 6 опорного напряжения, заперт.

При достижении напряжением заряда кон. денсатора 3 величины выходного напряжения дифференциатора 2 выходное напряжение усилителя 7 становится положительным, диод 8 и элемент 4 открываются, происходит разряд конденсатора 3. Выходное напряжение дифференциатора 2 меняет свой знак и в начальный промежуток времени разряда конденсатора удерживает выходное напряжение усилителя 7 положительным.

Через промежуток времени 7 определяемый постоянной времени линии

11 задержки, положительное выходное напряжение усилителя 7 закрывает канал коммутатора 10, через который поступает выходное напряжение дифференциатора 2, и открывает канал, через который поступает напряжение с источника 6.

Таким образом, через диод 8 и четырехполюсник 9 обратной связи, который является резистивным делителем напряжения и. предназначен для придания гистерезиса усилителю

7, работающему в качестве компаратора, на неинвертируюций вход уси5 91730 лителя. 7 поступает напряжение положительной обратной связи и напряжение с конденсатора 3, а на инвертируюший вход поступает напряжение с источника 6. Величина этого напря- . жения выбирается равной или несколько больней суммы напряжений положительной обратной связи и напряжения насыщения элемента 4.

Когда, вследствие разряда конден- 10 сатора 3, напряжение неннвертирующего входа .операционного усилителя .

7 стает равным или несколько меньшим опорного, поданного с источника 6, выходное напряжение усилителя 15

7 вновь становится отрицательным.

При этом элемент 4 и диод 3 закрывают" ся и напряжение неинвертирующего входа усилителя 7 снижается на величину напряжения положительной обратной связав зи. Это обстоятельство приводит к тому, что в начальный момент времени, после изменения полярности выходного напряжения усилителя 7 с поло" жительной полярности на отрицательную 25 выходной сигнал операционного усилителя 7 отрицательный. Конденсатор 3 опять начинает заряжаться- от стабилизатора 1 тока. Через промежуток времени, определяемый, как указано вы-50 ше, постоянной времени линии задеряки, отрицательное выходное напряжение с усилителя 7 закрывает канал коммутатора 10, через который поступает напряжение с источника 6, и. от-. 35 крывает канал, через который поступает выходное напряжение дифференциатора 2. Далее работа устройства повторяется. С одной стороны время Т выбрано таким образом, чтобы за это время элемент 4 успел полностью за4В крыться, конденсатор 3 начал заряжаться и на выходе дифференциатора 2 появилось напряжение, пропорциональное скорости заряда конденсатора 3.

С другой стороны время удовлет- воряет условию жабр s C с откуда следует, что

t1= К1, т, е. период генерируемых колебаний не зависит ни от величины тока заряда конденсатора, ни от его электрической емкости, что особенно важно при генерировании колебаний инфранизких частот, где приходится применять конденсаторы больной электрической емкости (часто электролитические); которые имеют низкую температуру и временную стабильность.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить стабильность частоты генерируемых колебаний.

Генератор импульсов, содержащий стабилизатор тока, выход которого соединен с входом ключевого элемента и первой обкладкой конденсатора, где Uo6 д- величина напряжения поло .Щ 50 жительной обратной связи, Iä — величина тока заряда конденсатора 3, С вЂ” величина электрической емкости конденсатора 3.

SS

Е сли в ремя 7 не у до влет в ори ет у словию 0), то за это время напряжение на конденсаторе 3 станет больше ( опорного, подаваемого через комму4 6 татор 10 с источника б, что приводит к ложному переключению усилителя 7.

Так как конденсатор 3 заряжается стабильным во времени током, то напряжение на нем в любой момент времени равно

Uñ,= =С ЕсЕ, где Пс — напряжение на конденсаторе, t — время заряда.

Выходное напряжение дифференциатора ? равно

Kl (Ъ) где 11 — выходное напряжение дифференциатора, к1 — коэффициент передачи дифференциатора, т.е. на выходе дифференциатора устанавливается постоянный уровень напряжения, не зависящий от времени

Пока U> > 0с, элемент 4 закрыт.

В момент времени t, когда напряжение на конденсаторе 3 становится равным выходному напряжению дифференциатора 2, элемент 4 открывается, а конденсатор 3 разряжается. Период колебаний генератора импульсов практически равен времени заряда конденсатора. Для его определения необходимо приравнять U =Ug. с ti "1 И) Формула изобретения

7304

BHHHIIH Заказ 1909/75 Тираж 954 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 9! вторая обкладка которого соединейа с выходом ключевого элемента и общей шиной устройства, сравнивающее устройство, состоящее из источника опорного напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, операционного усилителя, выход которого через последовательно соединенные диод и четырехполюсник обратной связи соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и выходом стабилизатора тока, а управляющий вход ключевого элемента подl кличен к выходу операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильно.сти частоты, дополнительно введены

/ диф еренциатор, линия задержки и двухканаль1ияй коммутатор, один вход которога .еоедйнен с вторым выводом источника опорного напряжения, второй вход — с выходом ди Яеренциатора, вход которого подключен к выходу стабилизатора тока, вход линии задержки соединен с выходом операционного усилителя, а выход линии задержки подключен к управляющему входу двухканального коммутатора, выход которого соединен с инвертирующим входом

10 операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вилик P.Â. и др. Импульсные схемы на динисторах и тиристорах.

1Б M., "Наука", 196б, с. 38-39.

2. Важенина 3.П. и Лудриков 3.В.

Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона. М., "Советское радио", 1974, с. 4б-54 (проя() тотнп)а