Формирователь ступенчатого напряжения Советский патент 1984 года по МПК H03K4/02 

Изобретение относится к импуль ной технике и предназначено для использования в формирующих устройствах с высокой временной стабильностью параметров выходного сигнала. По основному авт.св. № 705654 известно устройство Для формирова ния ступенчатого напряжения, соде жащее входной ключ, вход которого соединен с источником входного на пряжения, запоминающий элемент, тактовый генератор, первый и втор входы которого соединены соответс венно с управляющими входами запоминающего элемента и входного ключа, сумматор, дополнительный запоминающий элемент, первый и вто рой выходные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающего и дополнительного запоминающего элементов, выходы подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом входного ключа, а выход сумматора соединен с входами запоминающего элемента и дополнительного запоминающего элемента, причем управляющие входы первого и второго выходных ключей и дополнительного запоминающего элемента подключены с.оответственно к третье му, четвертому и пятому выходам тактового генератора JY . Известное устройство формирует ступенчатое напряжение, нарастающее по линейному закону. Однако известное устройство не обеспечивает формирование ступенчатог о напряжения ,изменяющегося по экспоненциальному закону. Указанный недостаток известного формирователя ступенчатого напряжения ограничивает его функциональ ные возможности и не позволяет использовать его для моделирования широкого класса автоматических уст ройств . Целью изобретеЕшя является расширение функциональных возможностей формирователя ступенчатого напряжения путем обеспечения формирования ступенчатого напряжения изменяющегося по экспоненциальноь:у закону. Поставленная цель достигается тем,что в устройство введен дополнительный ключ, вход которого подк чен к выходу первого запоминающего элемента,, выход этого ключа соединен с третьим входом сумматора, а .управляющий вход дополнительного ключа соединен с шестым выходом та тового генератора. ° На фиг.1 показана схема устрой ства; на фиг.2 - временные диаграм мы, поясняющие его работу. Устройство содержит источник 1 входного напряжения, выход которого через входной ключ 2 соединен с первым входом сумматора 3, первый и второй запоминающие элементы 4 и 5, причем первый запоминающий элемент 4 образован ключом 6, вход которого является входом запоминающего элемента и подключен к выходу сумматора 3, конденсатором ,7 и усилителем 8, выход которого является выходом запоминающего элемента. Второй запоминающий элемент 5 образован ключом 9, вход которого является входом запоминающего элемента и подключен к выходу сумматора 3, конденсатором 10 и усилителем 11, выход которого является выходом запоминающего элемента. Дополнительный ключ 12 входом подключен к выходу усилителя 8, а выходом -соединен с третьим входом сумматора 3. Тактовый генератор 13, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключей 2,6,9 и. 12, а также к управляющим входам выходных ключей 14 и 15, выходы которых объединены и подключены к второму входу сумматора 3, выходы запоминающих элементов 4 и 5 подключены к входам ключей 14 и 15. Устройство работает следующим образом. Тактовый генератор 13 формирует два импульсных напряжения, сдвинутые на 180 (фиг.2а,Б). Формирователь обеспечивает работу в двух режимах: формирование ступенчатого напряжения, нарастающего по линейному закону; формирование ступенчатого напряжения, нарастающего по экспоненциальному законуг При работе схемы в первом режиме первое импульсное напряжение (фиг.2 ) управляет работой ключей 2,14 и 9, а второе напряжение (фиг.2б) управляет работой ключей 15 и 6. Дополнительный ключ 12 в этом режиме остается замкнутым. Сумматор 3 имеет по первому и третьему входам коэффициент передачи K«il, а по второму входу коэффициент передачи равным 1. Конденсаторы 7 и 10 перед включением схемы разряжены. При поступлении первого управляющего импульса замыкаются ключи 2,14 и 9. На выходе сумматора 3 устанавливается напряжение, равное К и, где и - напряжение источника 1. При этом конденсатор 10 заряжается через малое выходное сопротивление сумматора 3 до напряжения КU (фиг.2Ь).

Параметры схемы выбраны так, чтобы выпо.ткялись соотношения:

.{)

(2),

где R

- выходное сопротивление сумматора 3;

-емкость запоминающего конденсатора;

г

-длительность управляющего импульса;

входное сопротивление усилителя запоминающего элемента.

При выполнении неравенства (1) напряжение, до которого заряжается конде.нсатор, не будет зависеть от изменения величины его емкости, а при выполнении неравенства (2) напряжение на конденсаторе будет оставаться неизменным в течение времени t, когда ключ запоминающего элемента разомкнут.

Таким образом, в течение первого периода напряжение на конденсаторе 10 остается неизменным и равным К и.

При открывании ключа 15 и ключа остальные ключи запираются.

Напряжение, равное К и, с выхода усилителя 11 через ключ 15 поступает на второй вход сумматора 3, коэффициент передачи которого равен 1. Вследствие этого конденсатор 7 чере открытый ключ б заряжается до напряжения К и. Далее вновь замыкаются ключи 2,14 и 9. При этом на выходе сумматора 3 устанавливается напряжение 2К U, так как на первом входе сумматора 3 действует напряжение величиной и, и коэффициент передачи по этому входу равен К, а на второй вход сумматора 3 действуе через ключ 4 напряжение К U и коэффициент передачи по этому входу равен 1.

Напряжение с выхода сумматора 3 запоминается на конденсаторе 10 и на выходе усилителя 11 устанавливается напряжение 2К.и (фиг.2 )л при следующем такте это напряжение

вновь переписывается на конденсатор 7.

Далее процессы повторяются с периодом 2. В результате этого на выходах усилителей 8, и 11 формируются ступенчатые напряжения, нарастающие по линейному закону и сдвинутые на время J , при этом величина приращения на каждый такт составляет К «и (ФИГ.2&, 1-й режим).

0

При. работе схемы во вторсм режиме дополнительный ключ 12 подключен к инвертирующему (третьему) входу сумматора 3, следовательно при каждом такте, когда- замыкаются ключи 2,14, 9 и 12, из напряжение которое переписывается на конден-сатор 10, будет вычитаться напряжение, равное KUg, где Ug - напряжение на выходе усилителя 8.

20

Таким образом, величина приращения напряжения на конденсаторах 7 и 10 с каждым тактом будет уменьшаться, а ступенчатое напряжение на

5 выходах усилителей 8 и 11 будет изменяться по экспоненциальному закону (фиг.2Ь, 2-й режим). При этом для изменения постоянной времени экспоненты необходимо изменять ко0эффициент передачи сумматора 3 по третьему входу.

Технический эффект от использования изобретения выражается в расширении функциональных возможностей формирователя ступенчатого напря5жения. Это выражается в том, что изобретение позволяет формировать не только высокостабильное ступен.чатое напряжение, изменяющееся по линейному закону, но и высокостабильное ступенчатое напряжение, изменяющееся по экспоненциальному закону, что позволяет использовать его для моделирования широкого класса автоматических устройств.

В предложенном устройстве исключена нестабильность параметров схемы, обусловленная временной нестабильностью величины емкости конденсаторов.

ф1,г.2

ФОРМИРОВАТЕЛЬ СТУПЕНЧАТОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт.св. 705654, о т личающи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения формирования экспоненциального изменяющегося ступенчатого напг ряжения, в него введен дополнительный ключ, вход которого подключен к выходу первого запомшнаюцегд элемента, выход соединен с третьим входом сумматора, а управляющий вход дополнительного ключа соединен с шестым выходом тактового генератора. (Л | сд 00 00 4