Генератор трапецеидального напряжения Советский патент 1986 года по МПК H03K4/06 

1 - ,1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах формирования напряжений сложной формы. .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения незави симой электронной регулировки длительности плоской вершины трапецеидального импульса, и паузы между импульсами, крутизны фронта и спада, уровней . плоской вершины и основания импульса. . .

Кроме того, устройство обеспечивает начало формирования импульсов с заданного уровня и формирование импульсов как трапе1Геидальной,так и пилообразной, и треугольной формы.

На фиг. -1 приведена ст{)уктурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства с расширением функциональных возможностей, вариант; на фиг. 3 - . эпюры поясняющие работу устройства, .

Генератор трапецеидального напряжения содержит конденсатор 1,одна обкладка которого соеди нена с общей шиной устройства, другая обкладка - с выходом первого ключа 2 и с входом .повторителя 3 напряжения,выход которого соединен с первым входом первого компаратора 4 и через первьй резистор 5 - с неинвертирукшщм входом УJCИлитeля 6, выход которого через второй резистор 7 соединен с другой обкладкой конденсатора 1, второй ключ 8, второй компаратор 9, третий и четвертьй ключи 10 и 11, первый и второй элементы 12 и 13 формирова ния импульсов регулируемой длительности, RS-триггер 14, S -и R-входы которого соединены с выходами первого и второго компараторов 4 и 9 соответственно, прямой выход его соединен с управляющим входом второго - ключа 8 и через первьй .элемент 12 формирования импульсов регулируемой длительности - с управляюпщм входом первого ключа 2, а инверсный выход подключен к управляющему входу третьего ключа 10 и .через второй элемент 13 формирования импульсов регулируемой длительности - к управляющему входу четвертого ключа 11, при этом входы первого и четвертого ключей 2 и 11, второй вход первого и первый вход второго компараторов 4 и 9 подключены к шинам 15 и 16

0

)5 ,J

BejixHeT o и нижнего уровнем постоянного напряжения соотретстненно, причем выход четвертого ключа 11 соединен со входом повторителя 3 напряжения, выход которого подключен к второму входу второго компара.тора 9, входы второго и третьего ключей 8 и 10 подключены соответственно к шинам 17 и 18 источников положительJ ного и отрицательного напряжений, а выходы к инвертирующему вхоДу.уси- лителя j3. В него введены также шины 19 и 20 установки верхнего и нижнего начальных напряжений,первый

,. и второй элементы ИЖ 21 и 22,выходы которых подключены сбответственно к управляющим входам первого- 2 и четвертого 11 Ключей, а перёые входы - к выходам первого « второго элементов 12 и 13 формирования импульсов регулируемой длительности, при этом шина 19 установки верхнего уровня началь ного напряжения соединена с вторьм входом первого элемента

5 ИЛИ 21 и с S-входом RS-триггера 14, а шина 20 установки -нижнего уровня . начального напряжения - с вторьм вхо- . дом второго элемента ИЛИ 22 и с Е входом RS-триггера 14..

Кроме того, в него введен двух- полюсньш ,трехпозиционный переключа- тель 23, подвижный контакт первого полюЬа которого соединен с прямьм выходом RS-триггера 14, первый неподвижный контакт первого полюса под- .

ключен к входу первого элемента 12 формирования импульсов регулируемой длительности, третий неподвижный контакт первого полюса - к третьему входу второго элемента ИЛИ .22, .при этом ..ПОДЕ1ИЖНЫЙ контакт второго полюса подключен к инверсному .выходу RS-TpHrrepa 14, а первый неподвижньй контакт второго полюса - к входу второго элемента 13 формирования импульсов регулируемой длительности.

Генератор трапецеидального напряжения работает следующим образом.

Усипитель 6 совместно с резистором 7, конденсатором 1 и повторите-.

лем 3 образует интегратор, напряжение на выходе которого линейно растет при подаче на вход постоянного отрицательного напряжения и линейно падает при подаче на вход постоянно5 га положительного напряжения.

Для формирования трапецеидального напряжения переключатель 23 устанавливается в первое положение. В исход0

0

5

, . 312

ном положении на второй вход элемерт- та ИЛИ 22 и на R-вход триггера 14 подано напряжение начальной установки нижнего уровня, напряжения U . При этом конденсатор 1 заряжается через замкнутый ключ 11 до напряжения нижнего уровня Бц, а RS-триг- гер 14 устанавливается в нулевое состояние. Сигнал логической единицы с инверсного выхода RS-триггера 14 замыкает ключ 10, который подключает вход усилителя 6 к шине 18 источника отрицательного напряжения -и.Напряжение на выходе генератора должно линейно расти, но это не про- исходит, пока замкнут ключ 11,

Цосле снятия напряжения ., ) в момент времени t (см. фиг. 3) ключ 11 размыкается и напряжение на выходе генератора начинает линейно расти (фиг. За). В момент времени t ,когда выходное напряжение становится равным напряжению верхнего уровня Ug, срабатывает компаратор 4 и устанавливает RS-триггер 14 в единичное сое тояние (фиг. З). При этом ключ 10 ,размыкается, а ключ 8 замыкается и подключает вход усилителя 6 к шине 17 источника положительного напряжения +U (фиг. 3 6).Напряжение на выходе генератора должно линейно падать, но его значение поддерживается на уровне Up, так как ключ 2 открыт сигналом с элемента 12 (фиг. З-г),который запускается сигналом логической единицы с прямого выхода RS-тpиг гера 14.

В момент времени t: после окончания импульса на выходе элемента 12 ключ 2 размыкается и напряжение на выходе генератора линейно падает. В момент времени t, когда выходное напряжение становится равным напряжению нижнего уровня U, срабатывает компаратор 9 и устанавливает RS-триггер 14 в нулевое состояние. .

При этом ключ 8 размыкается, а ключ 10 замыкается и подключает вхо усилителя 6 к шине источника отрицательного напряжения -и . Одновременно сигнал логической единищл с ин- вареного выхода RS-триггера 14 запускает элемент 13 (фиг. За), выходной импульс которого замыкает ключ 11, поддерживающий на выходе генератора напряжение нижнего уровня U|,. В мо- мент времени t после окончания импульса на выходе элемента 13 ключ, 11 размыкается, напряжение на выходе

Q с

.Q 5 5

0

1 енератора линейно растет. Да.пее все-- процессы в схеме повторяются.

На выход генератора поступает последовательность трапецеидальных импульсов. Нижний уровень трапеции равен напряжению шины 16, верхний уровень - напряжению шины 15. Крутизна фронта и спада импульсов определяется соответственно величинами шины 18 источников отрицательного -U и шины 17 положительного +U напряжений, а.также величиной, коэффициента передачи усилителя 6, величинами резистора 7 и конденсатора 1. Длительности верхнего и нижнего оснований трапеции равны длительностям выходных импульсов элементов 12 и 13 соответственно.

Для формирования треугольного напряжения переключатель 23 устанавливается во второе положение.

При этом ключи 2 и 11 после снятия начальных напряжений установки постоянно разомкнуты. В момент равенства напряжения на конденсаторе 1 напряжению верхнего U. или нижнего Кц уровней срабатьшает компаратор 4 .или 9 соответственно. Состояние RS- триггера изменяется, один из ключей 8 или 10 замыкается. Конденсатор 1 через усилитель 6 и резистор 7 перезаряжается до другого уровня напряжения. В результате на конденсаторе 1 и выходе генератора формируется треугольное напряжение.

Для формирования пилообразного напряжения переключатель 23 устанавливается в третье положение. При этом ключ 2 постоянно разомкнут (после снятия напряжения установки верхнего начального уровня), а ключ 11 управляется RS-триггером 14 через логический элемент ИЛИ 22.

В момент равенства напряжения на конденсаторе 1 напряжению верхнего уровня и, срабатывает компаратор 4. Он устанавливает триггер 14 в единичное состояние. Kjpo4 11 открьтается, и конденсатор 1 быстро разряжается до уровня и. После этого срабатьдаа- ет компаратор 9 и устанавливает на выходе. Q триггера 14 нулевой уровень. Ключ 11 закрывается, и конденсатор 1 начинает перезаряжаться до уровня Ug.Таким образом, на выходе генератора формируется напряжение пилообраз- .ной формы.

Предлагаемьй генератор позволяет формировать напряжения трапецеидальной, треугбльной и пилообразной формы. Причем формирование напряжения может начинаться как с нижнего,так и с верхнего уровней. Кроме того,возможна независимая регулировка всех параметров выходного напряжения.

Формула изобретения

1. Генератор трапецеидального напряжения , содержащ1й i конденсатор,одна обкладка которого соединена с общей шиной устройства, другая обкладка - с выходом первого ключа и с входом повторителя напряжения, выход которого соединен с первым входом первого компаратора и через первый резистор с неинвертирующим входом усилителя, выход которого соединен через второй резистор с другой обкладкой конденсатора, второй ключ, второй компаратор, отличающийся тем,что, с цель1о расширения функциональных возможностей в него введены третий и четвертый ключи, первый и второй формирования импульсов регулируемой длительности, RS-триггер, S-и R-BXO- ды которого соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, прямой его выход соединен с управлякмцим входом второго ключа и .через первый элемент формирования импульсов регулируемой длительности -. с управляющим входом первого ключа, а инверсный выход подключен к уп- равл5уощему входу третьего ключа и через второй элемент формирования импульсов регулируемой длительности - к управляющему входу четвертого ключа, при этом вход первого и. четвертого ключей, второй вход первого и первый вход второго компараторов подключены к птнам верхнего и нижнего уровней постоянного напряжения соответственно, причем выход

Четвертого ключа соединен с входом повторителя напряжения, выход которого подключен к второму входу второ- , го компаратора, входы второго и третьего ключей подключены соответственно к шинам источника положительного и отрицательного напряжений, а выходы - к инвертирующему входу усили0 теля.

2. Генератор по1, отлича-, ю щ и и с я тем,что в него введены шины установки верхнего и нижнего начальных напряжений, первый и вто5 рой элементы liHH, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам первого и четвертого ключей, а первые входы - к выходам первого и второго элементов форми0 рования импульсов регулируемой длительности, при этом шина установки верхнего уровн начального напряжения соединена с вторым входом первого элемента ШМ и S-входом RS-триг;i repay а шина установки нижнего уровня начального напряжения - с вторым входом второго элемента ИЛИ и с К входом RS-триггера.

JJ 3. -Генератор по пп. 1 и 2, о т- личающийся тем, что в Hercv , вреден двухполюсный трехпозиционный переключатель, подвижный контакт первого полюса которого соединен с прямьм выходом RS-триггера, первый неподвижный контакт первого полюса подключен к входу первого элемента формирования импульсов регулируемой длительности, третий неподвижный

контакт первого полюса - к третьему входу второго элемента ИЛИ, при этом прдвижный контакт второго полюса подключен к инверсному выходу RS-триггера, а первый неподвижный контакт

второго полюса - к входу второго элемента формирования импульса регулируемой дпительности.

15

ив

IS

UH

I Uycmg

Us -.UH

%

S

д

Г t2 ts iif ts tg фие.З

Составитель А.Горбачев Редактор М.Недолуженко Техред Л.Олейник Корректор Е.Сирохман

Заказ 3612/54 . Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий. 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

фиг. 2

Изобретение относится к импульсной технике. Может использоваться в устройствах формирования напряжения сложной формы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, достигается путем обеспечения независимой электронной регулировки длительности верпмны трапецеидального импульса и паузы между импульсами, крутизны фронта и спада, а также уровня плоской вершины и ос- .нования импульса. Генератор содержит конденсатор 1, ключи 2 и 8, повторитель 3 напряжения, компараторы 4 и 9, резисторы 5 и 7, усилитель 6,шины 15,16,17 и 18. Для достижения поставленной цели в генератор введены ключи 10 и 11, элементы 12 и 13 формирования импульсов регулируемой длительности, RS-триггер 14. Вариант вьтолнения генератора по пунктам 2 и 3 формулы изобретения приводится на чертеже в описании изoбpeteния. В генераторе обеспечивается также возможность начала формирования импульсов с заданного уровня и формирование имггульсов как трапецеидальной,так и пилообразной, и треугольной формы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. о « (Л IS tc 4; Z 00 СП