Генератор напряжения треугольной формы Советский патент 1987 года по МПК H03K4/06 

Изобретение отниосится к импульсной технике, может быть использована например, в измерительных устройствах и является усовершенствованием генератора по авт.св. № 1166281.

Целью изобретения является pacnmрение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности формирования последовательности импуль сов с требуемым числом импульсов устанавливаемой полярности.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема генератора; на фиг.2 и 3 - предлагаемый генератор с дополнительными элементами; на Фиг.4-6 - эпюры, поясняющие работу генератора.

Генератор напряжения треугольной формы содержит интегратор 1, вход которого подключен к выводу регулируемого резистора 2, а выход через пороговое устройство 3 соединен с входом триггера 4, два: диода 5 и 6, причем анод одного и катод руго- го подключены к выходу триггера 4, а катод и анод диодов соответственно соединены с выводами регулируемого резистора 2, элемент И-НЕ 7, выход которого соединен с вторым входом триггера 4, первый вход подсоединен с выходу триггера 4,. а второй вход элемента И-НЕ 7 соединен с шиной 8 Запуск, элемент ИЛИ-НЕ 9, первый и второй инверторы 10 и 11 и токоог- раничивающий элемент 12, включенный между первым входом элемента И-НЕ 7 и выходом триггера 4. Выход элемента ИЛИ-НЕ 9 соединен с третьим входрм триггера 4, первый вход - с первым входом элемента И-НЕ 7, второй вход- с шиной 13 управления и третьим входом элемента И-НЕ 7, третий вход - с выходом первого инвертора 10, вход . которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 7, между выходом элемента. И-НЕ 7 и вторым входом триггера 4 включен второй инвертор 11. Первый вход второго элемента ИЛИ-НЕ 14 соединен с выходом первого элемен та ИЛИ-НЕ 9, второй вход - с выходом второго инвертора 11, третий вход - с шиной 15 Останов, прямой выход - с четвертым входом элемента И-НЕ 7, инверсный выход - с четвертым входом первого элемента ИЛИ-НЕ 9. Выход пересчетного устройства 16 подсоединен к шине 15 Останов, вход Сброс - к третьему входу первого элемента

ИЛИ-НЕ 9, счетный вход - к первому входу элемента И-НЕ 7. Входами триггера 4 являются шины 17-19, выходами шины 20 и 21. Диоды 6 и 5 и резистор 2 образуют времязадающую цепь 22.

Генератор напряжения работает следующим образом.

Для получения треугольных колебаний положительной полярности на шину 13 управления поступает (фиг.1) положительный потенциал (фиг.4а). При этом функционирование предлагаемого генератора происходит аналогично работе известного. В начальный момент устройство не генерирует из-за наличия запрещающих потенциалов на шине 8 (фиг.4б) и втором входе (шина 19) триггера 4 (фиг.бв). На третьем входе триггера 4 (шина 18) при этом присутствует потенциал разрешения (фиг.4г). При поступлении импульса запуска (фиг.4б) появляется скачок напряжения на шинах 19 и 21 (фиг.4 в, д),фиксирующий состояние элемента И-НЕ 7. За счет изменения

состояния триггера 4 на пороговом у устройстве 3 появляется скачок напряжения (фиг.4е). Одновременно с этим выходное напряжение триггера, пройдя времязадающую цепь 22, приводит к началу формирования положительной ветви треугольного напряжения на выходе интегратора 1 (фиг.4ж). По достижении предварительно установленного порога на выходе устройства 3 срабатывает триггер 4, и на шинах 20 и 21 появляются скачки напряжения (фиг.4д). Это приводит к появлению скачка напряжения на выходе устройства 3 (фиг.4е), а также началу фор мирования другой ветви треугольного напряжения. Колебания продолжаются до тех пор, пока присутствует разре шающий потенциал на шине 8 (фиг.46) и элемент И-НЕ 7 удерживается потенциалом с выхода триггера 4 (фиг.4д). После снятия этих потенциалов происходит завершение формирования друг- гой ветви треугольного напряжения.

При формировании нулевого потенциала на шине 13 устройство переходит в режим формирования отрицательных треугольных импульсов. Это происходит следующим образом. Изменение потенциала (фиг.4а) приводит к появлению на шине 19 разрешающего потенциала (фиг.4в), а на шине 18 - потенциала запрета (фиг,4г). При

этом происходит изменение состояния на выходе устройства 3, а также начинает формироваться восходящая ветвь треугольного напряжения на выходе интегратора 1 (фиг.4 е и ж соответственно). Однако по завершении формирования треугольного напряжений и достижении заданного порога в устройстве 3 изменения состояния на шине 20 (фиг.4з) не происходит из-за наличия потенциала запрета на, шине 18.

При появлении потенциала разрешения на шине 8 (фиг.4а) появляется скачок напряжения на шине 18 (фиг«4г), который приводит к изменению состояния на шинах 20 и 21 (фиг.4 3-. д), а также к скачку напряжения на выходе устройства 3. Появившийся - перепад напряжения на выходе триггера 4 через элемент 12 фиксирует работу элемента ИЛИ-ПЕ 9, а также приводит к началу формирования отрицательных треугольных напряжений. Далее работа устройства происходит аналогично описанному с той разницей, что в предьщущем случае по завершении формирования последней ветви треугольного напряжения происходит изменение состояния на шине 20 триггера 4 (фиг.4 з), что в данном случае не наблюдается из-за присутствия запрещающего потенциала (разрешение колебаний закончено) на шинах 8 и 18.

Перевод генератора в режим генерирования положительных колебаний происходит следуюш 1м образом.

Появление положительного (единичного) потенциала на шине 13 (фиг.4а) приводит к изменению потенциалов на шинах 18 и ,19 (фиг.4 в, г), что, в свою очередь, приводит к изменению потенциалов на выходах триггера (Фиг.4 3, д). На выходе устройства 3 появляется скачок напряжения и начинает формироваться нисходящая ветв треугольного напряжения (фиг.4 е, ж) По достижении заданного порога в устройстве 3 на шине 20 триггера появляется скачок напряжения, который, однако, к дальнейшим колебаниям не приводит из-за потенциала запрета на шине 19.

Чередование единичных и нулевых потенциалов на шине 13 (фиг.4) обеспечивает формирование трапецеидальны импульсов на выходе интегратора 1

(фиг.4ж),что дополнительно расширяет функциональные возможности генератора. Генератор . не только формирует положительные и отрицательные треугольные колебания, но также генерирует импульсы в форме трапеций с заданными параметрами. При .этом напряжение к шине 13 может быть приложено от дополнительного мультивибратора (не показан). В устройстве допустимо чередование потенциалов на шине 13 и во время генерирования треугольных импульсов, приводящее

к образованию противоположной фазы завершения треугольных колебаний, что может быть использовано при решении ряда проблем исследовательской практики.

Логический элемент ИЛИ-НЕ 14

(фиг.2) позволяет управлять работой генератора по двум шинам, а именно: осуществлять запуск по шине 8, а останов - по шине 15, что значительно

расширяет функциональные возможности генератора. В исходном состоянии на шину 15 подается потенциал логической 1, и работа генератора не отличается от описанной, так как на прямом и инверсном выходах присутствуют потенциалы логических 1 и О соответственно, приложенные к элементам И-НЕ 7 и ИЛИ-НЕ 9 без изменения алгоритма их работы. Перевод в режим

управления работой генератора по

второй шине осуществляется путем пог дачи на шину 15 низкого (нулевого) потенциала. Теперь при коротком запус- кающем импульсе на шине 8 генератор

начинает формировать треугольное на- пряжение (положительное или отрицательное, в зависимости от потенциала на шине 13), и напряжение с шины . 21 триггера 4 через элемент I2 фикси-

РУБт начало колебаний треугольного напряжения, состояние одного из элементов И-НЕ 7 или ИЛИ-НЕ 9 соответственно, что влечет за собой образование также на первых двух входах

элемента ИЛИ-НЕ 14, подсоединенных к шинам 18 и 19 (фиг.4 в, г) нулево- .го потенциала, в результате чего на инверсном и прямом выходах появляются фиксирующие работу через обратные связи элементов И-НЕ 7 и ИЛИ-НЕ 9 единичный и нулевой потенциалы соответственно, не зависящие от дальнейших изменений состояний на шинах 8 и 21. Благодаря этому генератор

продолжает вырабатывать напряжение треугольной формы.

Для прекращения колебаний генератора необходимо подать потенциал логической 1 на шину 15, что вызовет появление потенциалов и О На прямом и инверсном выходах элемента ИЛИ-НЕ J4, фиксация работы элементов ИЛИ-НЕ 9 и И-НЕ 7 с него прекращается, h генератор завершает формирование последнего треугольного импульса по описанному алгоритму,

Пересчетное устройство 16, подсоединенное выходом к шине 15, обес- печивает режим формирования наперед заданного числа импульсов генератора как положительной, так и отрицательной полярностей (фиг.5 и 6, при- чем эпюры фиг,5 и 6 являются продолжением соответствующих эпюр фиг,А; на них приведены также ЭПЮРЫ: и - напряжение на выходе пересчетного устройства; к и к - напряжения на прямом и инверсном выходах элемента ИЛИ-НЕ 14 соответственно).

При формировании последнего импул Са, заданного счетчиком (с предуста- ноБОм в реверсивном режиме или путем переключения соответствующего вывода с выхода двоично-десятичного дешифратора в одной из известных пересчетных схем), одновременно формируется последний п-й инпульс на выходе триггера, который.воздействует на счет- ньй вход устройства 16 через элемент 12, В зависимости от того, по спаду или нарастанию импуль сов срабатывает пересчетное устройство, в соответствующий момент (обозначено стрелками А и м на фиг,5 и 6) на его выходе появляется потенциал логической 1, который поступает на элемент ИЛИ-НЕ 14, и по изменению состояния его выходов (фиг.5 к и 6 к) происходит завершение формирования последнего треугольного импульса с номером п. Диапазон вариации числа генерируемых импульсов определяется видом- примененного одного из известных счетш)1х устройств. Начальная, установка счетчика производится путем подачи напряжения на его установочный вход с шины запуска через инвертор 10,

В схеме генератора могут быть применены различные логические структуры известных микросхем, а также из10

15

44026

вестные типы операционных усилителей, что позволяет формировать двухполяр- ные импульсы относительно потенциала общего провода благодаря включению токоограничивающего элемента 12, которым может быть диод или резистор в зависимости от конкретного конструктивного выполнения генератора.

Таким образом, использование изобретения позволяет значительно расширить функциональные возможности генератора., а также область его применения.

Формула изобретения

1,Генератор напряжения треугольной формы по авт,св, № 116628, о т

личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности формирования последовательности импульсов с требуемым числом

импульсов устанавливаемой полярности, в него введен первый элемент РШИ-НЕ, первый и второй инверторы, токоогра- ничивающий элемент, включенный межу первым входом элемента И-НЕ и выходом триггера, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом триггера, первый вход соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход - с шиной управления и вторым

входом элемента И-НЕ, третий вход - с выходом первого инвертора, вход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ, причем между выходом элемента И-НЕ и вторым входом триггера включен второй инвертор,

2.Генератор по п,1, о т л и - чающийся тем, что в него введен второй элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом эЛемента ИЛИ-НЕ, второй вход - с выходом второго инвертора, третий вход- с шиной Останов, прямой выход - с четвертым входом элемента И-НЕ, инверсный выход - с четвертым входом элемента ИЛИ-НЕ,

3.Генератор по пп, 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что в него введено пересчетное устройство, выход которого подсоединен к шине Останов, вход сброса подсоединен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ, счетный вход - к первому входу элемента И-НЕ,

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в измерительных уст.ройствах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования послеI 1СЕСП5031ГАЯ 11 п Т.; : ;- 13 iБйБЛй ГЕ д довательности импульсов с требуемым числом импульсов устанавливаемой по-7 лярности. Для этого в генератор введены элемент ИЛИ-НЕ 9, инверторы 10 и П, токоограничивающий элемент 12. Кроме того, генератор содержит интегратор 1, пороговое устройство 3, триггер 4, элемент И-НЕ 7, шины 8 13, 20 и 21, времязадающую цепь 22, выполненную на диодах 5 и 6 и регулируемом резисторе 2. В генераторе могут быть использованы различные логические структуры известных микросхем, различные типы операционных усилителей, что позволяет формировать двухполярные импульсы. Введение новых элементов позволяет значительно расширить функциональные возможг ности и область применения генератора. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. I сл с N)

ггш

67/7

77 2.0 18

2Q

/

/5

Lгп12Л

V

75

Э

Фиг.2

10

1

72

J5

3

g

Фиг.З

а

4f-Tf и-л-fU

l 1

tt-LH.,

U Pi/&4

Ж

У К

Редактор О.Юрковецкая

Фиг. 6

Составитель А.Горбачев

Техред А.Кравчук, Корректор С.Шекмар

Заказ 5713/54Тираж 900Подписное

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