Генератор напряжения ступенчатой формы Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

со

00

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

По основнсму авт. св. № 1029191 известен генератор напряжения ступенчатой формы, содержащий первый интегЬатор, вьтолненный на последовательно соединенных масштабном резисторе и операционном усилителе с разрядным конденсатором в цепи обратной связи, выход первого интегратора подключен к информационному входу коммута.тора, последовательно соединенные инвертор и второй интегратор, сдвоенный ключ, компаратор, сумматор и источник постоянного налряжения, причем выход первого интегратора подключен к первому входу компаратора и первому входу сумматора, выход которого является выходом генератора, а его второй вход соединен с выходом второго интегратора, выход компаратора соединен с управляющим входом коммутатора, выходы которого подключены к первой паре неподвижных контактов сдвоенного. ключа, первьй.подвижный контакт которого соединен с входом операционного усилителя первого интегратора, вторая пара неподвижных контактов сдвоенного ключа подключена к выходам источника положительной и отрицательной полярности постоянного напряжения, второй подвижной контакт сдвоенного ключа соединен с входом интегратора, вторым вхо дом компаратора и входом инвертора 1.

Недостатком известного генератора является сравнительно узкий класс генерируемых напряжений. .

Цель изобретения - расширение класса генерируемых напряжений за счет получения импульсов напряжения прямоугольной формы.

Поставленная цель достигается тем, что генератор напряжения ступенчатой формы содержит дополнительный коммутатор, третий ключ, механически связанный подвижным контактом с подвижными контактами сдвоенного клю ча, и последовательно включенные делитель напряжения и дополнительный компаратор, другой вход которого подключен к выходу первого интегратора, а выход соединен с управляющим входом дополнительного коммутатора, информационньм выход которого является вторым выходом генератора, а информационные вхйды подключены к паре неподвижных контактов третьего ключа, подсоединенного подвижным контактом к выходу сумматора.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого генератора, на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Генератор напряжения ступенчатой формы содержит (фиг. 1) источник 1 напряжения постоянного тока, трехполюсный переключатель 2, первыйинтегратор 3, первый компаратор 4, инвертор 5, второй интегратор 6, сумматор 7, двухпозиционное реле 8 второго коммутатора 9, размыкающий контакт 11 поляризованного реле 8, двухпозиционное поляризованное реле 12 с замыкающим 13 и размыкающим 14 контактами.

Генератор Напряжения ступенчатой формы работает следующим образом.

На вход первого интегратора 3, инвертора 5, делителя 16 напряжения и на второй вход компаратора 4 подается положительное напряжение UjK от источника постоянного напряжения (фиг. 2а). Напряжение на входе компаратора 4 и напряжение и5 на выходе делителя 16 напряжения вызывают срабатьгоание поляризованных реле 12, которое размыкает контакт 13, включенный через тройной переключатель 2 параллельно разрядному конденсатору в цепи обратной связи (Операционного усилителя интеграто- ра 3.

Поляризованное реле 8 замыкает контакт 10, соединяющий через тройной переключатель выход генератора с выходом сумматора 7. С выхода инвертора 5 на вход интегратора 6 поступает напряжение U,j -Uj. На выходах интеграторов 3 и 6 одновременно возникают соответственно линей|но убывающее U,j и линейно нарастающее Uj напряжения (фиг. 2 S VL фиг. фиг. 2 6) с одинаковым углом наклона так как коэффициенты передачи интеграторов равны

(1)

К.

К„ - Кп

i

Напряжение U, с выхода интегратора 3 поступает на первый вход компаратора 4 и второй вход компаратора 17 с полярностью, противоположной напряжениям U и Us- Суммарное напряжение на входах ком31

паратора 4 уменьшается и при US О на выходе его скачком изменится полярность напряжения. При этом контакт 13 поляризованного реле 12 замыкает накоротко цепь обратной связи интегратора 15, а конденсатор

его разрядится скачком, так как постоянная времени оэзряда Т RC 0, ибо в цепи замкнутЬго контакта 13 сопротивление R О.

При этом напряжение U/j на выходе интегратора 3 скачком станет равным нулю, на- выходе компаратора 4 скачком изменится полярность напряжения на первоначальную, реле 12

разомкнет контакт 13, а на выходе интегратора 3 снова появится линейно убывающее напряжение и т.д. (фиг. 26)

Uji Uftx + и, (2)

Учитывая, что U, Oj U, -0,3) но и, К„.иь,Т (4) где п О, 1, 2, . - число периодов изменения напряжения V (фиг.2б). Подставив равенство (4) и (3), получим

К„ , Т и, (5) откуда

Т. --I-(6)

п

Отрицательное пилообразное напряжение и с выхода интегратора 3 и положительное линейно нарастающее напряжение Uj (фиг. 2 S и Ь ) с выхода интегратора 6 поступают на первый и второй входы сумматора 7. На выходе сумматора 7 в периоды времени IT, 2Т, ... пТ формируются полки ступеней напряжения U/ (фиг. 2 )

ид -(и - и) UK, К S dt nt

-U,-K,-nT

(7)

Подставив равенство (6) в (7), получим

и -Ue,n(8)

До момента времени t контакт 10 поляризованного реле 8 замкнут.

Поскольку на выходе сумматора 7 напряжение Од 0, то на выходе генератора напряжение Ug,, 0.

В момент времени t tp на входе компаратора 17 суммарное напряжение 0. При этом на выходе компаратора 17 скачком изменится полярность напряжения, и поляризованное реле 8 разомкнет контакт 10.

138144

При этом на выходе генератора значение напряжения 0 не изменится. При t IT напряжение U, на выходе интегратора 3 скачком ста

5 нет равным нулю (фиг. 2S). При этом полярность напряжения на выходе компаратора 17 скачком изменится на первоначальную, и реле 8 замкнет контакт 10. На выходе генера0 тора скачком появится первый импульс (фиг. 2е иг ). Суммарное напряжение Uj.. уменьшается и при , t t поляризованное реле 8 снова разомкнет контакт 10 и т.д.

5 Начало каждого импульса на выходе генератора совпадает с началом ступеней напряжения V на выхода сумматора 7 (фиг. 2i ,д иб). Величина импульса

(15)

и

U4

быип

Подставляя равенство (15) в (8), получим

Ubbirn -ицп(16)

Суммарное напряжение на входе компаратора 17

(9)

Ue + Щ

и

5г (10)

5 Ьм

е dC - коэффициент передачи делителя напряжения 16 ,,

и, -К- Uj dt , т„ (11)

nt е TO - длительность импульса на .

выходе генератора. Подставляя равенства (10) и (11) (9), получим

(12)

и, Uj,- к„и,

E.

Учитывая, что при t t.

-0 (фиг. 2 )

(13)

K -Ugv-Tn U

en

T i(14) Kn Подставляя равенство (14) в (6),

учим

(15)

Тп Т

Коэффициент передачи делителя О dl 6 1 .

При Л 1 получим максимальное значение длительности импульса

(16)

Т т птак

При этом на выходе генератора формируется ступенчатое напряжение.

Таким образом, на выходе генератора могут формироваться как импульсы напряжения прямоугольной , так и ступенчатое напряжение с крутым фронтом ступеней. Высота импульсов и ступеней согласно

зависимости (15) регулируется только изменением величины входного сигнала Uj . Период повторения импульсов и длительность ступеней регулируется только изменением коэффициента передачи интеграторов (6). Длительность импульсов регулируется изменением коэффициента передачи делителя напряжения (15) при фиксированном значеню периода повторения импульсов. Для изменения направления импульсов или ступеней той же полярности с момента времени (фиг. 3) или получения импульсов (ступеней) противоположной полярности с момента запуска

генератора достаточно трехполюсным ,переключателем 2 изменить полярност напряжения Uj . При этом одновременно меняются функцией контакты 13, 14 и 10, 11.

При необходимости получения одновременно как импульсов, так и ступеней напряжения достаточно воспользоваться выходом генератора и выходом сумматора 7.

Предлагаемый генератор имеет зна чительно шире функциональные возмож ности, высокую точность вьшолнения дополнительных функций при сохранении простоты, что и определяет его технико-экономический эффект.

ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ по авт. св. № 1П29191, отличающийся тем, что, с целью расширения класса генерируемых напряжений за счет получения импульсов напряжения прямоугольной формы, он содержит дополнительный коммутатор, третий ключ, механически связанный подвижным контактом с подвижными контактами сдвоенного ключа, и последовательно включенные делитель напряжения и дополнительный компаратор, другой вход которого подключен к выходу первого интегратора, а выход соединен с управляющим входом дополнительного коммутатора, информационный выход которого является вторым выходом генератора, а информащюнные входы подключены к паре неподвижных кон3 тактов третьего ключа, подсоединенного подвижным контактом к выходу сумматора.