Перестраиваемый генератор пилообразного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H03K4/08 

О)

4

сл

tux.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прикладном телевидении, а также- в аппаратуре для физико-химических экспериментальных исследований.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одновременном повышении точности установки требуемых параметров и их стабильности .

При этом обеспечивается произвольное количество интервалов аппрокси- ма1Д1и, а их длительность и крутизна выходного сигнала задаются цифровым кодом.

На фиг, 1 показана структурная схема перестраиваемого генератора пилообразного напряжения; на фиг.2- структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу генератора.

Перестраиваемый генератор пилообразного напряжения (фиг.1) состоит из последовательно включенных блока 1 управления, генератора 2 тактовых импульсов, блока 3 формирования временных интервалов, блока 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения, интегратора 5 и согласующего усилителя 6.

Блок 3 формирования временных интервалов содержит управляемый делитель 7 частоты, счетчик 8 импульсов, цифровой компаратор 9, управляемый адресньп счетчик 10, элемент ИЛИ 11, формирователь 12 импульсов, первый мультиплексор 13, первый запоминающий блок 14, первьп1 инвертор 15, первый диод 16 и второй инвертор 17, причем вычитающий вход управляемого делителя 7 образует первый вход блока 3 и соединен с выходом генератора 2, а его управляющий вход образует второй вход блока 3, Выход переноса управляемого делителя 7 соединен с его входом установки и со счетным входом счетчика 8, информационный выход которого подключен к первому входу ц 1фрового компаратора 9, выход которого является первым выходом блока 3, а также соединен с суммирующим входом управляемого адресного счетчика 10 и с первым входом элемента ИЛИ 11. Выход переноса управляемого адресного счетчика 10 через первый инвертор 15, первый диод 16 и второй инвертор 17 соединен с его установочным входом. Управляющий вход адресно

5

0

5

0

5

0

5

0

5

го счетчика 10 образует третий вход блока 3, а его информационный выход соединен с первым входом первого мультиплексора 13, второй вход которого образует четвертый вход блока 3, управляющий вход, соединенный с управляющим входом первого запоминающего блока 14, образует пятый вход блока 3, а выход соединен с адресным входом первого запоминающего блока 14, выход которого подключен к второму входу цифрового компаратора 9, а вход записи образует шестой вход блока 3 ,

Блок 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения содержит последовательно включенные адресный счетчик 18, второй мультиплексор 19, второй вход которого образует второй вход блока 4, а управляющий вход - третий вход блока 4, второй запоминающий блок 20, вход записи которого образует четвертый вход блока 4, а управляющий вход соединен с третьим входом блока 4, и цифро- аналоговый преобразователь 21, выход которого образует выход блока 4 и подключен к входу интегратора 5 Вход второго инвертора 17, объеди- ненньй с входом установки нуля адресного счетчика 18, формирователя 12, соединен с катодом второго диода 22. Выход формирователя 12 подключен к второму входу эдемента ИЛИ 11, образует второй выход блока 3 и соединен с установочным входом интегратора 5, Счетный вход адресного счетчика 18 является первым входом блока 4 и соединен с первым выходом блока 3 формирования временных интервалов, Второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока 1 управления подключены соответственно к второму,третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока 3 формирования временных интервалов. Седьмой, восьмой и девятый выходы блока 1 управления подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения. Десятый выход блока 1 управления соединен с анодом второго диода 22, одиннадцатый - с входом установки нуля интегратора 5, Выход интегратора 5 подключен к входу согласующего усилителя 6, выход которого образует выход всего устройства.

10

15

Блок 1 упраплоиия ((l)iir.2,) состоит из кнопки 23 Сброс, речисторов 24, 25, 26, источника 27 питания, тумблера 28 Пуск, тумблера 29 Запись- считывание интервалов, тумблера 30 Запись-считывание скорости и программных переключателей 31-36, причем первый вывод кнопки 23 Сброс образует десятый выход блока 1 (шину сброса), а второй вывод через резистор 24 подключен к плюсу источника 27 питания. Третий вывод тумблера 28 образует первый выход блока 1, второй вывод - одиннадцатый выход блока 1, а первый вывод соединен с общей шиной питания устройства. Третьи выводы тумблеров 29 и 30 через резисторы 25 и 26 соединены с плюсом источника 27 питания и образуют соответст- 2о венно пятый и восьмой выходы блока 1. Второй, третий, четвертый, шестой, седьмой и девятый выходы блока 1 образованы выходами программных переключателей 31-36, предназначенных для задания соответственно кодов периода пилообразного напряжения (31), количества интервалов аппроксимации (32), длительности интервалов (33, 34) и скорости изменения напряжения (35,36).

На фиг. 3 показаны следующие временные диаграммы: 37,38 - сигналы, полученные соответственно на десятом и первом выходах блока 1 управления; 35 39 - импульсная последовательность на выходе генератора 2 тактовых импульсов; 40 - импульсная последовательность на выходе управляемого даванием известных микросхем 155(133) серии. В качестве интегратора 5 и согласующего усилителя 6 применяются операционные усилители 140(153) серии, Цифроаналоговьй преобразователь 21 выполнен на базе микросхемы К572ПА1А по двухквадрантной схеме. В качестве запоминающих устройств 14 и 20 использованы оперативные запоминающие устройства серии КР541 РУ2 или подобные им. Программные переключатели можно использовать типа ШЮ.

Принцип работы перестраиваемого генератора пилообразного напряжения заключается в том, что прямой ход пилообразного напряжения разбивается на N интервалов аппроксимации, длительность и форма напряжения в пределах которых может регулироваться независимо друг от друга.

В исходном состоянии (тумблер 28 в положении 2 - Стоп) на информа- 25 ционных входах управляемого делителя 7 частоты устанавливается в блоке 1 управления программным переключателем 31 цифровой код коэффициента деления, ВЛИЯЮ1ЦИЙ непосредственно на 30 длительность периода следования

счетных импульсов Тд;

1

КдТ,,

0 TjK-где Т - длительность периода тактовых импульсов на выходе генератора 2;

К - коэффициент деления управляемого делителя 7. На информационных входах управля- лителя 7 частоты; 41 - последователь-40 емого адресного счетчика 10 устанав- ность цифровых кодов на втором входе ливается программным переключателем цифрового компаратора 9; 42 - после- 32 цифровой код количества интерва- довательность цифровых кодов на пер- лов N. Через мультиплексоры 13 и 19

по адресным шинам и входам записи 45 запоминающих устройств 14 и 20 по числу интервалов N вводятся (в блоке управления 1, программные переключатели 33, 35 и 34, 36) 1у1фровые коды, определяющие соответственно адреса

вом входе цифрового компаратора 9; A3 - последовательность выходных импульсов цифрового компаратора 9; 44 - последовательность цифровых кодов на выходе второго запоминаю- щег(Э блока 20; 45 - форма выходного

ванием известных микросхем 155(133) серии. В качестве интегратора 5 и согласующего усилителя 6 применяются операционные усилители 140(153) серии, Цифроаналоговьй преобразователь 21 выполнен на базе микросхемы К572ПА1А по двухквадрантной схеме. В качестве запоминающих устройств 14 и 20 использованы оперативные запоминающие устройства серии КР541 РУ2 или подобные им. Программные переключатели можно использовать типа ШЮ.

Принцип работы перестраиваемого генератора пилообразного напряжения заключается в том, что прямой ход пилообразного напряжения разбивается на N интервалов аппроксимации, длительность и форма напряжения в пределах которых может регулироваться независимо друг от друга.

В исходном состоянии (тумблер 28 в положении 2 - Стоп) на информа- ционных входах управляемого делителя 7 частоты устанавливается в блоке 1 управления программным переключателем 31 цифровой код коэффициента де2о

ления, ВЛИЯЮ1ЦИЙ непосредственно на 30 длительность периода следования

счетных импульсов Тд;

1

КдТ,,

0 TjK-

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прикладном телевидении, а также в аппаратуре для физико-химических экспериментальных исследований.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей при одновременном повышении точности установки требуемых параметров и их стабильности. При этом обеспечивается произвольное количество интервалов аппроксимации, а их длительность и крутизна выходного сигнала задаются цифровым кодом. Перестраиваемый генератор содержит блок 1 управления, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 формирования временных интервалов, блок 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения, интегратор 5 и согласующий усилитель 6. Блок 3 содержит управляемый делитель 7 частоты, счетчик 8 импульсов, цифровой компаратор 9, управляемый адресный счетчик 10, элемент ИЛИ 11, формирователь 12 импульсов, мультиплексор 13, запоминающий блок 14, инверторы 13 и 17. Блок 4 содержит адресный счетчик 18,мультиплексор 19, запоминающий блок 20,аналоговый преобразователь 21, диод 22. Генератор позволяет в широких пределах осуществлять регулировку периода пилообразного напряжения, длительности интервалов и формы пилообразного напряжения. 3 ил. (Л

сигнала цифроаналогового преобразо- 50 длительности этих интервалов К.,

вателя 21; 46 - форма выходного сигнала интегратора 5; 47 - последовательность цифровых кодов на выходе счетчика 10; 48 - последовательность импульсов на выходе формирователя 12. gg

Все входящие в предложенную функциональную схему перестраиваемого генератора пилообразного напряжения цифровые блоки выполнены с использоадреса и скорости изменения напряжения V,- на каждом из них. Режим за писи и считывания выбирается с помощь тумблеров 29 и 30 в блоке управления. Н входе интегратора 5 - нулевое напря жение, так как тумблер 28 в положении Стоп.

Перед включением устройства на десятом выходе блока 1 управления

адреса и скорости изменения напряжения V,- на каждом из них. Режим записи и считывания выбирается с помощью тумблеров 29 и 30 в блоке управления. На входе интегратора 5 - нулевое напряжение, так как тумблер 28 в положении Стоп.

Перед включением устройства на десятом выходе блока 1 управления

К поступает на вход цифрового 9 (вр.диаграмма 41), а

5

при однократном нажатии кнопки 23 Сброс (фиг.З) появляется импульс (вр.диаграмма 37), который устанавливает счетчик 8, управляемый адресный счетчик 10 и адресный счетчик 18 в исходное нулевое состояние. Проходя через формирователь 12, он же поступает на установочный вход интегратора 5 и, разряжая в нем интегрирующий конденсатор, устанавливает его в нулевое состояние. Переводом тумблера 28 в положение Пуск на управляющий вход генератора 2 тактовых импульсов подается разрешение на включение (вр.диаграмма 38,39). С выхода первого запоминающего блока 14 код длительности первого интервала

компаратора

с выхода запоминающего устройства 20 на вход цифроаналогового преобразователя 21 поступает код скорости V, первого интервала (вр.диаграмма 44). По мере поступления тактовых импульсов через управляемый делитель 7 частоты (вр.диаграмма 40) на счетный вход счетчика 8 на его информа- lyioHHOM выходе формируется нарастающий код, который поступает на первый вход цифрового компаратора 9 (вр.диаграмма 42), В мрмент равенства кодов на выходе цифрового компаратора 9 появляется импульс (вр.диаграмма 43) Он поступает на счетные входы адресных счетчиков 10 и 18, на информационных выходах которых формируются коды второго адреса и поступают через мультиплексоры 13 и 19 на адресные шины запоминающих блоков 14 и 20. С выходов запоминающих блоков 14 и 20 происходит считывание кодов

длительности второго интервала К (вр.диаграмма 41) и скорости изменения напряжения V (вр.диаграмма 44) соответственно. Выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 21 (вр.диаграмма 45) поступает на вход интегратора 5, с выхода которого (вр.диаграмма 46) напряжение, изменяющееся с заданной скоростью, постпает на согласующий усилитель 6. С выхода цифрового компаратора 9 при равенстве кодов на его первом и втором входах импульс поступает также через элемент ИЛИ 11 на установочный вход счетчика 8, переводя его в исходное состояние, С этого момента начинается формирование следующего

5

«

0

5

интервала пилообразного напряжения и т.д.

По окончании счета управляемым адресным счетчиком 10, кот да число сформированных интервалов равно N, на его выходе переноса появляется импульс (вр.диаграмма 47). Он поступает на установочные входы управляемого адресного счетчика 10 (через первый инвертор 15, диод 16 и второй инвертор 17) и адресного счетчика 18 (через первый инвертор 15 и диод 16), переводя их в исходное (нулевое) состояние, а также на вход формирователя 12. Выходной импульс формирователя 12 (вр.диаграмма 48) поступает на установочный вход интегратора 5, осуществляя разряд интегрирующего конденсатора. По окончании действия этого импульса начинается процесс формирования второго периода прямого хода пилообразного напряжения в опи- санном вьппе порядке и т.д.

В результате длительность формируемого пилообразного импульса

0

пр + К

(К , + Kj -f- .) -Т, Кд.Т,

KI

и

Г

i

К:

5

0

5

0

5

Из рассмотренной работы генератора видно, что расширение его функциональных возможностей достигается следующим: количество интервалов аппроксимации варьируется путем ввода желаемого числа N через информационные входы управляемого адресного счетчика 10; длительность каждого интервала Т . задается и меняется независимо Путем записи соответствующего числа К . в запоминающее устройство 14; скорость изменения напряжения на каж - дом интервале задается и меняется путем записи соответствующего числа V. в запоминающее устройство 20; длительность прямого хода пилообразного напряжения Т р задается и меняется путем ввода соответствующего числа Кд (коэффициента деления) через информационные входы управляемого делителя 7, при этом пропорционально меняется длительность каждого интервала аппроксимации;, имеется возможность установки в пределах любого интервала скорости любого знака.

Таким образом, генератор позволяет в широких пределах осуществлять регулировку периода пилообразного

напряжения, числа интервалов аппро- ксиматучи, длительности интервалов и формы пилообразного напряжения. Пределы регулирования и точности определяются выбранным типом цифровых микросхем, разрядностью и их количеством, поскольку пределы всех регулируемых параметров генератора легко расширяются путем их наращивания.

Формула изобретения Перестраиваемый генератор пилообразного напряжения, содержащий последовательно Соединенные генератор так товых импульсов, блок формирования временных интервалов, блок формирования скорости изменения пилообразного напряжения, интегратор и согласующий усилитель, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном повьш1ении точности установки требуемых параметров и их стабильности, в него введен блок управ- ления, первый выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, выполненного управляемым, а блок формирования временных интервалов содержит форми- рователь импульсов, элемент ИЛИ и последовательно соединенные управляемый делитель частоты, вычитающий вход которого образует первый вход блока и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а управляющий вход образует второй вход блока, счетчик импульсов, цифровой компаратор, управляемы адресный счетчик, управляющий вход которго образует третий вход блока, первый мультиплексор, второй вход которого образует четвертый вход блока, а управляющий вход - пятый вход блока, и первый запоминающий блок, вход записи которого образует

5 0 5 0

5

0

шестой вход блекл, упрапляюшнГ пх(т, соединен с пятым входом Олока, а РЫ- ход подключен к второму входу цифрового компаратора, выход которого через элемент ИЛИ подключен к установочному входу счетчика импульсов и образует первьп выход блока, выход переноса управляемого адресного счетчика соединен через первьп1 инвертор, первый диод и второй инвертор с его установочным входом, вход второго инвертора соединен с катодом второго диода и с входом формирователя импульсов, выход Которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и образует второй выход блока, при этом блок формирования скорости изменения пилообразного напряжения Содержит последовательно соединенные адресньв1 счетчик, установочный вход которого подключен к катоду второго диода, второй мультиплексор, второй вход которого образует второй вход блока, а управляющий вход - третий вход блока, второй запоминающей вход, вход записи которого образует четвертьй вход блока, управляющий вход соединен с третьим входом блока, и циф- роаналоговый преобразователь, выход которого образует выход блока, при этом установочный вход интегратора соединен с вторым выходом блока формирования временных интервалов, второй, третий, четвертьш, пятый и шестой входы которого подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому и шестому выходам блока управления, седьмой, восьмой и девятый выходы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока формирования скорости, десятый выход - к аноду второго диода, а одиннадцатьв1 - к входу установки нуля интегратора.

Itef

Т7 3

39

40

К) 42

М

45

М 7 W

Составитель А.Смирнов Редактор М.Бандура Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 3205/52

Тираж 92б

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiriiiiiiHMiiiiiiiiitiiiiiiim

Подписное