Генератор пилообразного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H03K4/502 

00

IN:)

о

со

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использокшо, например, в устройствах автоматики и вы« числительной техники.

Известен генератор пилообразного напряжения, содержащий заряцный элемент, включенный межцу шиной питания и потенциальной обклацкой конценсатора, разрядный элемент, аиф |1еренциальный усили- таль LI,

Нецостатком устройства является невысокаи линейность формируемого напряжения.

Наиболее близким к изобретению явля™ ется генератор пилообразного напряжения, 15 содержащий гистерезисный компаратор, управляющий вход и разрядный выход которого соединены с потенциальной об« кладкой конденсатора, вход питания через генератор тока с шиной питания, логический выход - с импульсным выходом устройства, элемент заряда,вход которого подключен к шине питания, вход управления - через внешний регулируюпаий резистор к общей шине устройства С23 , Недостатком устройства является его

низкая надежность работы.

Цель изобретения « повышение надеж« ностн работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор пилообразного напряжения, содержащий гистерезисный компаратор, управляющий вход и разрядный BbLxo которого соединены с потенциальной обкладкой конденсатора, вход питания - через генератор тока с ш{-шой питания, логический выход - с импульсным выхо-дом устройства, элемент заряда, вход которого подключен к шине питания, вход управления через внешний резистор к общей шине устройства, введены инверто согласующий двухполюсник и трг1нзистор, эмиттер которого соед}шен с входом пи- танкя гистерезисного компаратора, коллектор через инвертор с импульсным выходом устройства, база - с выходом элемента заряда, который через согласу- юший двухполюсник подключен к циальной обкладке конденсатора.

Согласующий двухполюсник содержит параллельно соединенные резистор и од, включенный в проводящем направлени На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 электрическая схема согласующего двух™ полюсника; на фиг. 3 .. эпюры, пояснянэ- щие работу схемы.

Устройство содержит гистерезисный компаратор 1 с основнь М входом 2,

изряцным выхоцом 3, входом 4 питания, юнаенсатор 5, генератор 6 тока, элемент 7 ;1аряаа, регулирующий резистор 8, согласующий двухполюсник 9 на резисторе 10, циоце 11, инвертор 12, транзистор 13.

Устройство работает следующим об- )эазом.

Пусть в исхоцнфм состоянии конденсатор 5 разряжен, а внешний регулирующий резистор 8 соединен со входом 1эавления элемента 7 аарй:да, располо- женный на полупроводниковом кристалле. Выходной ток элемента 7 заряда, обратно пропорциональный величине сопротив-

чении выходного тока элемен-ха 7 заряда падение напряжения на согласующем двухполюснике 9 обеспечивало запертое состо яние транзистора 13. Для этого должно выполняться условие и 7U . где Ui . -

СА -1СА

напряжение на согласующем двухполюснике 9 при номинальном значении выходного тока элемента 7 за1ряца; падение напряжения между основным входом 2 и Г4ХОДОМ 4 питания гистерезионого компаратора 1 с ди({)ференциальным входным каскадом. Так, если входной дифференциальный каскад содержит по од ному транзистору в каждом плече, то и и ,7 В (для кремния). При атом напряжение базас-эмиттер дополнительного транзистора 8 LL g данный транзистор заперт. На вход лог№ческого инвертора 12 ток не поступает, его выходное сопротивление велико и он не шунтирует импульсный вькод. Весь ток генератора 6 тока поступает на вход питания гнетерезиского компаратора 1, На импульсном вькоде формирует- ся высокий логический потенциал за счет тока, вытекающего с импульсного выхода гистерезисного компаратора 1. Зарядный выход 3 компаратора заперт, его выход- ное сопротивление велико.

Когда напряжение на конденсаторе 5 достигает верхнего порога срабатывания гистерезисного компаратора 1, последний переключается. Напряжение на его ления внешнего регулирующего резистора, протекает через согласующий цвухполюс- HI1K 9 и поступает в конае {сатор 5. Если ГОК на выходе элемента 7 заряда неизменен, то напряжение на конденсаторе растет по линейному закону, формируется линей- но нарастающий фронт пилообразного напряжения, которое снимается с выхоца. В качестве согласующего двух- полюсника в общем случае может исполь- зоваться резистор. Величина его выбира. ется такой, чтобы при номинальном зна- лмпупьсном выходе снижается цо нижнего логического уровня. Разрядный выхоц компаратора 1 открывается, т.е. его выхо ное сопротивление становится малым и через него происходит разряд конценсатора 5, формируется крутой срез пилооб разного напряжения, снимаемого с выход Так как при этом выходной ток элемента 7 заряда существует, то вследствие па ния напряжения на согласующем двухполю нике 9 транзистор 13 продолжает оставаться запертым и выход инвертора 12 не шунтирует импульсный выход устройства. После снижения напряжения на кеж денсаторе 5 до нижнего порога срабаты- вания гистерезисного компаратора 1 он переключается в исходное состояние и процесс повторяется. Рассмотрим работу устройства при о& рыве внешнего регулирующего резистора 8. Пусть данное нарушение нормальной работы устройства на номинальной часто те генерации происходит на этапе заряда конденсатора 5. Ток на выходе эле- мента 7 заряда прекращается, но конденсатор 5 продолжает заряжаться очен малым током, вытекающим с основного входа 2 гистерезисного компаратора 1. По достижении на конденсаторе 5 верхнего порога срабатьгоания гистерезисного компаратора X последний переключается и происходит разряд конденсатора 5 через разрядный выход 3 компаратора 1. Затем процесс повторяется. Частота пилообразного напряжения на вьгчоде становится много ниже номиналь ной частоты (фиг. Зо, фиг. 35) из-за увеличения времени заряда конденсатора 5. Прекращение тока с выхода эле- мента 7 заряда приводит к уменьшению падения напряжения на согласующем двухполюсцике 9 и бывший до этого запертым тр анзистор 13 на этапе заряда конденсатора 5 открывается. Его откры тое состояние поддерживается за счет напряжения U, причем ,HJ где - величина падения напряжения на согласукшем двухполюснике 9, обусловленная протеканием через него тока базы транзистора 13, Вслед за отпиранием транзистора 13 отк{Лз1вается выход инвертора 12, его выходное сопротивление становится малым (фиг. Зв) и он шунтирует импульсный выхоц, снизив напряжение на нем до нижнего логического уровня (фиг. Зг). В схеме прототипа такой возможности фиксировать обрыв внешнего регулирующего резистора нет. На этапе заряда конденсатора 5 транзиотор 13 и инвертор 12 запираются (фиг, Зв), но при этом импульсный выхоц устройства шунтируется импульсным выходом гистерезисного компаратора 1. Таким образом, в течение всего времени, пока оборван внешний регулирующий рэе- зистор 2, на импульсном выходе устройства поддерживается уровень логического О (фиг. Зл-). Прототип при обрыве внешнего регулирующего резистора продолжает работу на очень низкой частоте, и на его пилообразном , и импульсном выходах присутствует напряжение. Устройства, которые получают его выходные сигналы, также функционируют, но вследствие резкого снижения частоты по сравнению с номинальной, в них происходят сбои и необратимые отказы. В предлагаемом генераторе повышение надежности достигнуто за счет шунтирования сигнала на импульсном выходе устройства, т.е. введений индикации обрыва. А так,как обычно импульсное выходное напряжения генератора используется для стробирования и блокировки аппаратуры, то такой информации, как его отсутствие, достаточно для запирания необхо- димых узлов и каскадов аппаратуры,которые могут выйти из строя или будут давать сбои при резком снижении частоты генерации, вызванной обрывом внешнего регулирующего резистора. Вьшолнение согласуюцего двухполюсника по схеме на фиг. 2 позволяет осуществить не только индикацию обрыва внешнего регулирующего резистора, но и фиксировать увеличение его номинала сверх допустимой величины в процессе регулирования частоты генерации устройства. с внешним резистором §ш.п

iSt

Ъ1х к При о5ры§е внешнего резистора

1. ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗ. НОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий гистерезисный компаратор, управляющий вхоц и разрядный выход которого соединены с потенциальной обкладкой конденсатора, вход питания через генератор тока с шиной питания, логический выход - с импульсным выходом устройства, элемент заряда, вход которого подключен к шине питания, вход управления через внешний регулирующий резистор - к обшей шине устройства, отличающийся -тем, что, с целью повышения надёжности работы, в него введены инвертор, согласующий двухполюсник и транзистор, эмиттер которого соединен с входом питания гистерезисного компаратора, коллектор через инвертор - с импульсным выходом устройства, база - с выходом элемента заряда, который через согласующий двухполюсник подключен к потенциальной обкладке конденсатора. (5 2. Генератор по п. 1, отличаю -JS щ и и с я тем, что согласукаций двухпосл люсник содержит параллельно соединенные резистор и диод, включенный в проводящем направлени..

. Фиг.З