Устройство преобразования напряжения в интервал времени Советский патент 1986 года по МПК H03M1/50 

t1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах телеметрии, радиолокационной, измерительной и вычислительной технике в качестве ждущего мультивибратора с управлением по длительности вырабатываемого мультивибратором импульса, модулятора, генератора с регулируемым периодом вырабатываемых импульсов 5 преобразователя масштаба импульсов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг.1 представлена принципиаль- ром 5 тока„ Резистор цепи 9 отрицавень напряжения логического нуля, транзистор 3 находится в режиме отсечки, системой авторегулирования значе ние тока протекающего через транзи тор первого генератора 4 тока, уста навливается равным значению тока, вы рабатываемого BTOpbnsi генератором 5 тока. Расчетное значение тока первого генератора 4 тока в два раза вьше значения тока, вырабатываемого вторым генератором 5 тока, пoэтo гy через цепь 9 отрицательной обратной связи протекает ток, равный значению тока, вырабатываемого вторым гене1эато

q

ная схема устройства; на фиг,2 - эпюры, поясняющие его работу.

Устройство содержит триггер 1, первый резистор 2, транзистор 3 р-п-р типа, первый 4 и второй 5 гене раторы тока, времязадающий элемент 6 на конденсаторе, компаратор 7, операционный усилитель 8, цепь 9 отрицательной обратной связи, элемент 0 блокировки на резисторе, логический элемент 11 2И-НЕ,

Первый генератор 4 тока выполнен на термокомпенсированном источнике 12 постоянного напряжения, транзисторе 13 и резисторе 14. Второй генератор 5 тока выполнен на транзисторе 15 и трех резисторах 16-18. Цепь 9 отрицательной обратной связи выполнена на диоде 19, резисторе 20 и конденсаторе 21.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии схемы при отсутствии сигнала запуска в процессе регулирования напряжение на время- задающем элементе 6 на конденсаторе, приложенное к инвертирующему входу операционного усилителя 8, устанавливается равным напряжению управления; поступающему на второй вход управления, путем регулирования тока первого генератора 4 тока, который устанавливается равным току второго г енератора 5 тока. Отбор избыточного тока, вырабатываемого генератором 4 тока производится через цепь 9 отрицательной обратной связи,

В исходном состоянии схемы на входе запуска, на входе сброса, а также на первом и втором функциональных входах устройства присутствуют уровни напряжения логической единицы на выходе триггера 1 присутствует ур

ром 5 тока„ Резистор цепи 9 отрицавень напряжения логического нуля, транзистор 3 находится в режиме отсечки, системой авторегулирования значение тока протекающего через транзистор первого генератора 4 тока, устанавливается равным значению тока, вырабатываемого BTOpbnsi генератором 5 тока. Расчетное значение тока первого генератора 4 тока в два раза вьше значения тока, вырабатываемого вторым генератором 5 тока, пoэтo гy через цепь 9 отрицательной обратной связи протекает ток, равный значению тока, вырабатываемого вторым гене1эатоq

тельной обратной связи рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить на выходе операционного усилителя 8 уровень логической единицы. На выходе логического элемента 11 2И-НЕ при этом формируется уровень логического нуля. Напряжение на времязадаю- щем элементе б на конденсаторе равно напряжению на втором входе управления, т.е. напряжению на инвертирующем входе операционного усилителя 8.

Второй вход управления устройства условно заземляется, а на первом входе управления - постоянное положительное преобразуемое напряжение. На вход запуска устройства поступают импульсы отрицатапьной полярности (эпюра а, фиг.2), На выходе триггера 1 формируется уровень напряжения логической единицы„ Через резистор 2 и через транзистор 3 при этом протекает ток, несколько больший расчетного тока первого генератора 4 тока. Транзистор первого генератора 4 тока из линейного режима переходит 3 режим отсечки, что вызывает замыкание системы авторегулиро- вания. Напряжение на времязад,ающем элементе 6 на конденсаторе под действием тока второго генератора 5 тока нач:инает расти в положительную область напряжений по линейному закону (эпюра б, фиг.2). В момент равенства

пилообразного напряжения напряжению управления, поступающего на первый вход управления (момент времени t , фиг.2)5 на выходе компаратора 7 формируется уровень логического нуля. Этим перепадом сбрасывается триггер 1, на его выходе также формируется уровень напряжения логического нуля. Транзистор 3 закрывается, и первый

1 енератор 4 тока выходит в линейный режим. Поскольку расчетная величина тока первого генератора 4 тока в два раза вьше расчетной величины тока второго генератора 5 тока, в момент времени t на времязадающем элементе 6 на конденсаторе начинаетс процесс разряда. Напряжение при этом остается линейным той же крутизны, но с обратным знаком, с изломом в момент времени t . (эпюра б, фиг.2). Поскольку напряжение на времязадаю- щем элементе 6 на конденсаторе начинает уменьшаться относительно напряжения управления, на выходе компаратора 7 формируется уровень напряжени логической единицы, т.е. на выходе компаратора в момент времени t вырабатывается короткий импульс отрицательной полярности (эпюра в, фиг.2), приложенный к первому входу установки уровня логического нуля триггера 1 . В момент времени t напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе сравняется с напряжением на втором входе управления /ко-у торое равно нулевому напряжению) и операционный усилитель 8 выходит в линейный режим, что приводит к включению системы авторегулирования, которая отслеживает напряжение на времязадающем элементе 6 на конденсаторе за напряжением на втором входе управления. Включение системы авторегулирования приводит к излому напряжения на конденсаторе в момент времени t (эпюра б, фиг.2). Система авторегулирования обеспечивает также равенство коллекторных токов транзисторов, образующих первый и второй генераторы токов. При этом через цепь 9 отрицательной обратной связи течет разностный ток первого и второго генераторов тока. С учетом величины этого тока рассчитывается номинальное значение резистора цепи обратной связи таким образом, чтобы обеспечить на выходе операционного усилителя 8 уровень напря |жения логической единицы. На выходе операционного усилителя 8, таким образом, завершается формирование отрицательного импульса, по длительности равного напряжению треугольной формы, сформированному на времязадающем элементе 6 на конденсаторе (эпюра г, фиг.2). Цепь 9 отрицательной обратной связи находится в непроводящее состоянии с момента формирования отрицательного перепада на выходе операционного усилителя 8 и переходит в проводящее состояние в момент

формирования положительного перепада на выходе операционного усилителя 8. Непроводящее состояние обеспечивается наличием нелинейного элемента в цепи 9 отрицательной обратной связи. Выход операционного усилителя 8 через элемент IО блокировки подключен к первому входу логического элемента I1 2И-НЕ. Выходной импульс логического элемента 11 2И-НЕ положительной полярности (эпюра д, фиг.2) является выходным сигналом устройства. С течением времени и в диапазоне температур меняются входные токи компаратора 7, операционного усилителя 8, меняется ток второго генератора 5 тока как за счет дрейфа напряжения перехода эмиттер - база транзистора, входящего в состав второго генератора 5 тока, так и за

счет изменения напряжения плюсового источника питания и его пульсаций. Эквивалентный суммарный эффект, вызванный всеми этими причинами, можно представить путем подключения генератора нестабильного тока к время- задающему элементу -6 на конденсаторе. При этом образуется узел токов, состоящий из токов первого генератора тока, второго генератора тока и

генератора нестабильного тока. Для случая, когда ток нестабильности является втекаю1цим в узел токов, током заряда конденсатора будет сумма токов второго генератора тока и тока нестабильности, что приводит к увеличению крутизны участка возрастающего напряжения на конденсаторе времязадающего элемента 6. Во время разряда конденсатора результирующий

ток разряда конденсатора равен разности вытекающего тока разряда конденсатора и втекающего тока нестабильности, т.е. результирующий ток . разряда конденсатора уменьшается

на величину тока нестабильности, что приводит к уменьшению крутизны падающего участка напряжения на конденсаторе. Поскольку ток нестабильности в обоих случаях практически одинаков, то насколько уменьшится первая половина вьфабатываемого треугольной формы импульса, настолько же увеличится вторая его половина5 поэтому суммарная длительность импульса, вырабатываемого устройст- BOMj гфактически не изменяется.Форма сигнала 5 формируемого на время- задающем конденсаторе 6 при наличии тока нестабильности,указана на эпюре бз фиг,2 пунктиром. Этим обстоятельством вызвана высокая стабильность длительности вырабатываемого устройством импульса,

Для обеспечения регулировки длительности вырабатываемого устройством импульса можно менять напряжение управления как по первому входу управления, так и по второму входу зшравления при необходимости приостановить работу устройства, если на вход сброса может быть подан импульс отрицательной полярности. Если этот импульс сброса поступает на вход перед моментом времени 5 то устройство выработает импульсы удвоенной длительности относительно временного интервала между фронтом импульса запуска и фронтом импульса сброса, т.е. временной интервал между фронтом импульса запуска и фронтом импульса сброса ранен временному интервалу между фронтом иг шульса сброса и срезом вькодного импульса. Если при этом режиме токи генераторов тока разносятся не в два раза, а в и раз (т„е„ Пг 2, но не равно )э то в этом случае крутизны напряжений заряда и разряда времязадающего конденсатора 6 различны. Например, для случая временной интервал методу фронтом импульса запуска и фронтом импульса сброса в 10 раз меньше временного зазора между фронтом импульса сброса и срезом выходного импульса, а для случая п 10 устанавливается обратное соотношени что позволяет устройству эффективно работать в качестве преобразователя масштаба импульсов, В качестве выходного импульса при этом используеся выходной импульс элемента 1 2И-НЕ, в этом случае в длительность выходного иьшульса входит временной интервал между фронтами импульсов зпуска и сброса, поступающих на соответствующие входы устройства.

Формула изобретени

1 Устройство преобразования напряжения в интервал времени, содержа

28285S

чцее транзистор р-п р-типа, компаратор, времязадающий элемент на конденсаторе,, первая обкладка которого соединена с общей шиной, а вторая (j обкладка - с инвертирующим входом компаратора, триггер, первый вход установки уровня логического нуля которого подключен к выходу компаратора , второй вход установки уровня

10 логического нуля является входом

сброса, неинвертирующий вход компаратора является первым входом управления , о т-л и ч а ю ni; е е с я тем, что, с делью расширения функдиональ{5 ных зоэможностеЙ5 в устройство введены первый и второй генераторы тока, операционный усилитель, цепь отрицательной обратной связи, логический элемент 2И--НЕ, элемент блокировки на

20 резисторе, пер)зый резистор, при этом первьп вход первого генератора тока является источника напряжения отрицательной полярности, вход второго генератора является шиной источ25 ника напряжения полояснтетпьной полярности,, въкоды первого и второго генераторов тока объединень) с второй обкладкой конденсатора времязадаю- ш,его элемента и подключены к инверти30 ругощему входу операционного усилителя, неинвертир дощий вход которого являе гся в :: орым входом управления, а операционного усилителя подключен к входу цепи отрицательной 2 обратной связи, второй вход, первого

генератора тока объе,динен с коллектором транзистора р-п-р-типа и соединен с. Бьпсодом цепк отрицательной обратной связи, база транзистора р-п-р-ти4Q па является общей шиной, а эмиттер через первый резистор подключен к вькоду триггера, первый вход уста- ковки уровня логической единицы которого является входом запуска, второй

45 вход установки уровня логической единшц 1 триггера является первым фупкцяон;зльным входом, выход операционного усилителя через элемент блокировки подключен к первому входу

50 логического элемента второй вход которого является вторЬм функ- .циональным входом, а выход логического элемента 2И-НЕ является выходной шиной.

- 2 „ Устройство по п, 5 отличающее с я тем, что первый генератор тока выпо.пнен на транзисторе,, резисторе, термокомпенсированном источнике постоянного напряжения-, первый выход которого соединен с первым выводом резистора и являет ся первым входом генератора тока, второй вывод резистора объединен с эмиттером транзистора и является вто рым входом генератора тока, второй выход термокомпенсированного источника постоянного напряжения соединен с базой транзистора, коллектор которого является выходом генератора тока.

3. Устройство поп11,отлича ю щ е е с я -тем, что второй генератор тока выполнен на транзисторе и трех резисторах, первый вывод первого из которых объединен с первым выводом второго резистора и является входом генератора тока, второй вы вод первого резистора объединен с

282858

первым выводом третьего резистора н соединен с базой транзистора, эмиттер кбторого соединен с вторым выводом второго резистора, а коллек- 5 тор является выходом генератора тока, второй вывод третьего резистора является общей шиной.

4. Устройство поп.1,отлича- 10 ю щ е е с я тем, что цепь отрицательной обратной связи выполнена на диоде, резисторе, конденсаторе, первая обкладка которого соединена с анодом диода и является входом це- 15 пи отрицательной обратной связи, вторая обкладка конденсатора объединена с первым вьшодом резистора и является выходом цепи отрицательной обратной связи, второй вывод 20 резистора соединен с катодом диода.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах телеметрии, радиолокационной, измерительной и вычислительной технике в качестве ждущего мультивибратора с управлением по длительности вырабатываемого мультивибратором импульса, модулятораj генератора с регулируемым периодом вырабатываемых импульсов, преобразователя масштаба и тульсов. Изобретение позволяет расширить ||гункциональные возможности устройства, содержащего транзистор р-п-р-тшта, компаратор, времязадающий элемент, триггер, за счет введения в него первого и второго генераторов тока, операционного усилителя, цепи отрицательной обратной связи, логического элемента 2И-НЕ, элемента блокировки, резистора. 3 3.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

fpueJ

to t, ti

f. EUb:JiUfrii-Eija EiiY. aa;tie

-«,

-t

«-

:r:L™.,xri

fpyg. I