Формирователь ступенчатого напряжения Советский патент 1983 года по МПК H03K4/02 

Изобретение относнтся.к импульсной технике и может быть использовано в формирующих устройствах. По основному авт.св. № 705654 известен формирователь ступенчатого напряжения,содержащий входной ключ, вход которого соединен с источником входного напряжения, запоминающий элемент и тактовый генератор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами запоминающего элемента и вхо ного ключа, сумматор, дополнительный запоминающий элемент, первый и второй выходные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающего элемента, выходы подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом входного ключа, а выход cy iaтора соединен с входом запоминающего элемента и дополуительного запоми элемента, причем управлякадие входы первого и второго выходных клю чей и дополнительного запоминающего элемента подключены соответственно к третьему, четвертому и пятсму выхода тактового генератора Cl Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных возможностей. . Цель- из.обретения - расширение фун циональных возможностей. Поставленная цель достигается тем что в формирователь ступенчатого на пряжения, содержащий входной ключ, вход которого соединен с источником входного напряжения, запоминающий , элемент и тактовый генератор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами запоминающего элемента и входного ключа, сумматор, дополнительный запоминающий элемент, первый и второй выходные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающего элемента, выходщ подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соедине с выходом входного ключа, а выход сумматора соединен с входом запоминакхцего элемента и дополнительного s поминающего элемента, причем управляющие входы первого и второго выход ных ключей и дополнительного запоминающего элемента подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому выходам Тактового генера.тора,вв дены два дополнительных ключа, дополнительный сумматор, первая и вторая RC-цепи, в1соды которых подключен к выходу источника входного напряжения, а к каждому из выходов параллельно под ключены соответственно первый и второй дополнительные ключи управляющий вход первого из которых соединен с первым выходом тактового генератора, управляющий вход второгс дополнительного ключа соединён с пятым выходом тактового генератора, первый вход дополнительного сумматора соединен с выходом первой RC-цепи, -второй вход,- с выходом ВТОРОЙ НС-цепи, третий вход - с выходрм запоминакидего элемента, четвертый вход с выходом дополнительного запоминающего элемента. .На фиг,. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - эрюры, поясняющие работу устройства. Устройство содержит входной ключ I,вход которого соединен с источником 2 входного напряжения, запоминающий элемент 3 и тактовый генератор 4, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управЛякадими входами запоминающего элемента 3 и входного ключа 1, сумматор 5, дополнительный запоминающий элемент 6, первый и второй выходные ключи 7 и 8, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающего элемента, выходы подключены к первому входу сумматора, второй вход, которого соединен с выходом входного ключа, а выход сумматора соединен с входом запоминающего элемента и дополнительного Запоминающего элемента, причем управляющие входы первого и второго выходных ключей и дополнительного запоминающего элемента подключены соотЕ1етственно к третьему, четвертому и пятому выходам тактового генератора, два дополнительных клю.ча 9 и 10. дополнительный сумматор II.первая: и вторая НС-цепи 12 и 13, вхо,ды которых подключены к выходу источника входного напряжения, а к каждому из выходов параллельно подключены соответственно первый и вторрй дополнительные ключи, управляющий вход первого из которых соединен с первымвыходом тактового генератора, управляющий вход второго дополнительного ключа соединен с пятым выходом тактового генератора, первый вход дополнительного сумматора соединен с выходом первой НС-цепи, второй вход - с выходом второй НС-цепи. третий вход - с выходом запоминающего элемента, четвертый вход - с выходом дополнительного запоминающего элемента. Устройство работает следующим обраэом. Тактовый генератор 4 формирует два импульсных напряжения, сдвинутых на 180° (фиг. 2 «и б). Первое напряжение управляет работой ключей 1 и 7, ключа дополнительного запоминающего элемента б и ключа 10 (фиг, 2с(), а второе напряжение управх яет работой ключа 8, ключа запоминающего элемента 3 и ключа 9 (фиг. 26). При положительном и пульсе ключи замыкаются, а при отри цательном размыкаются. Сумматор 5 имее по каждому вход коэффициент передачи равный единице Конденсаторы перед включением схемы раэряжены. . При поступлении первого управляю щего импульса (интервал времени меж ду точками 14 и 15 на фиг. 2) замакгаспся ключи 1 и 7 и ключ запоминаю щего элемента 6. На выходе сумматора 5 устанавливается напряжение и. При этом конденсатор запоминающего элемента б заряжается через мало выходное сопротивление сумматора 5 до напряжения I). Параметры схемы выбоаны так, чтобы выполнялись соот ношения RiC Т где В. - выходное сопротивление сум матора 5; С - емкость запоминающего конденсатора в запоминающем элементе 3 и дополнительно запоминающем элементе 6; Т - длительность управляющего импульса Ri - входное сопротивление согласуюдего усилителя запоминающих элементов, при выполнении неравенства {) напряжение, до которого.зарджается конденсатор, не зависит от изменения величины -его емкости, а при выполнении неравенства (2) напряжение на конденсаторе остается неизменным в течение времени Т, когда клю запомингиощего элемента разомкнут. Таким образом, в течение .первого периода управляющих импульсов напря жение на выходе запоминанщего элемента 6 остается неизменным и равным и (интервал времени между точками 14-16 на фиг. 2в). При открывании ключа 8 и ключа запоминающего элемента 3 (интервал времени между точками 15 и 16 на фиг. 26) ключи1 и 7.и ключ запоминающего элемента 6 запираются. Напряжение равное и с выхода запоминающего элемента 6 через ключ пос тупает на вход сумматора 5, конденсатор запоминающего элемента жается до напряжения и.Напряжение на выходе запоминающего элемента 3, равное и остается неизменньв t течение интервала времени между точками 15 - 17 (фиг, 2 г). Далее вновь зеаллк аатся ключи 1 и 7 и ключ зап шнгиощего элемента 6. При дтом на входе сумматора устанав ливается напряжение равное 2U так как на каждый вход сумматора через ключи 1 и 7 подается напряжение равное и. Напряжение с выхода сумматора записывается запоминающим элементом б, на выходе .согласующего усилителя которого устанавливается напряжение 2и (момент времени - точка 16 на фиг. 26). При следующем такте это напряжение вновь переписывается в запоминающий элемент3 (момент времени - точка 17 на фиг. 2 г). Далее процессы повторяются с периодом 2 ь , В результате этого на выходах запо- минающих элементов 3 и 6 формируются ступенчатые напряжения, сдвинутые на время tr. Ступенчатые напряжения (фиг.2 Ь : иг) с выходов запоминающих элементов 3 и 6 поступацот соответственно на входы дополнительного суммато.ра if. При сложении этих напряжений на дополнительном сумматоре 11 формируется новое ступенчатое напряжение, крутизна которого в два раза больше, чем крутизна слагаемых напряжений (фиг. 29}. ПРИ периодическом за1«1кании ключей 9 и 10 под действием управлякщих импульсов тактового генератора 4 на конденсаторах НС-цепей 12 и 13 формируются пилообразные напряжения (фиг.2еи ж ) с амплитудой и. Для правильн работы схемы параметры дополнительного сумматора выбраны так, чтобы вьптолнялись соотношенияк,.и 4-и,, где ,,К - коэффициенты передачи сумлатора 11 по соответствуювдм входам; и - амплитуда входного напряжения}и, - амплитуда натфяженкя, , до которой заряжаются конденсаторы НС-цепей за время Т . Постоянная времени НС-цепи выбрана так f чтобы использовался только началыа 1й участок зарядной экспоненты конденсатора и напряжение на выходах цепей было линейно. В этом случае при суммировании ступенчатого напряжения (фиг. 2д} c тшлообраэшлми нaпpяжeния ш (фиг.26. и ж ,. поступахооими соответственно на входы с 1матора 11, получается линейнбнарастешщёе напряжение (фиг. 2 д), снимаемое с выхода дополнитейьиого cyi iaTopa 11. Нестабильность выходного напряжения в предлагаемом формирователе определяется суммарной нестабильностью коэффициентов передачи сумматоров и согласующих усилителей за- , поминающих элементов.

При использований в предлагаемой схеме формирователя высокоточных резисторов легко достижима суммарная нестабильность коэффициента передачи к койЦу срока хранения, не превышающая 1%. При этом исключена вре« менная нестабильность паргилетров

схеки, обусловленная временной нестабильнос:гью емкости конденсаторов, что позволяет более, чем на порядок повысить временную стабильность паргшетров шходного сигнала формирователя и обеспечить формирование линейнонарастаюцего напряжения.

ФОРМИРСВАТЕЛЬ .СТУПЕНЧАТОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт. СВ. №705654, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены хва до-г полнит-ельных ключа, дополнительный сумматор, первая и вторая RC-цепи, входы которых подключены к выходу источника входного напряжения, а к каждому из вшодов параллельно подключены соответственно первый и второй дополнительные ключи, управляющий вход первого из которых соединен с первым выходом тактового генератора, управляющий вход второго дополнительного ключа соединен с пятым выходом тактового генератора, первый вход дополнительного сумматора соединен с Ш:1ходом первой RC-цепи ,v второй вход 7 с выходом второй КС-цепи, третий, вход;, - с выходом запоминающего элемента, четвертый вход - с выходе дополнительного запоминаниего элемента. 01 оо о со 05

4

. 1 х1 .XI Х|

л л .XI

Фи.г