Формирователь сигналов специальной формы Советский патент 1990 года по МПК H03K4/06 

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности формирования трапецеидального, трапецеидально-треугольного напряжений и пилообразного напряжения.

На фиг.1 показана структурная схе ма предлагаемого устройства;на фиг.2 5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый входной ключ 1, первый выключатель 2, ис точник 3 входного напряжения, первый запоминающий элемент 4, тактовый генератор 5, первый сумматор 6, второй запоминающий элемент 7, первый и второй выходные ключи 8 и 9, первы и второй элементы ЗАПРЕТ 10 и 11, первый элемент ИЛИ 12, первый ключ 13 первую КС-цепь 14, третий элемент ЗАПРЕТ 15, второй элемент ИЛИ 16, - второй ключ 17, вторую КС-цепь 18, второй сумматор 19, первый счетчик 20 импульсов, четвертый элемент ЗАПРЕТ 21, второй входной ключ 22,первый элемент И 23, первый элемент НЕ 24, пятый элемент ЗАПРЕТ 25, третий элемент ИЛИ 26, третий ключ 27, первый ограничительный резистор 28, четвертый ключ 29, второй счетчик 30 импульсов, второй элемент И 31,

5

0

5

0 5

0

5

шестой элемент ЗАПРЕТ 32, второй и третий элементы НЕ 33 и 34, четвертый элемент ИЛИ 35, пятый ключ 36, второй ограничительный резистор 37, шестой ключ 38, второй выключатель 39, третий счетчик 40 импульсов, первый одновибратор 41, пятый элемент ИЛИ 42, первый триггер 43, элемент 44 индикации, седьмой ключ 45, седьмой элемент ЗАПРЕТ 46, третий выключатель 47, четвертый счетчик 48 импульсов, третий элемент И 49, второй одновибратор 50, шестой элемент ИЛИ 51, восьмой и девятый ключи 52 и 53, четвертый выключатель 54, восьмой элемент ЗАПРЕТ 55, пятый выключатель 56, пятый счетчик 57 импульсов, третий одновибратор 58, седьмой элемент ИЛИ 59, второй триггер 60, четвертый одновибратор 61, третий ограничительный резистор 62, первую и вторую выходные шины 63 и 64, шину 65 установки исходного состояния. Вход первого входного ключа 1 через пятый выключатель 56 соединен с источником 3. Входы первого и второго выходных ключей 8 и 9 соединены соответственно с выходами первого и второго запоминающих элементов 4 и 7, а выходы подключены к первому входу первого сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом первого входного ключа 1, а выход соединен с входами первого и второго запоминающих элементов 4 и 7. Управляющие

входы первого выходного ключа 8 и второго запоминающего элемента 7 подключены к первому выходу тактового генератора 5, а управляющие входы второго выходного ключа 9 и первого запоминающего элемента.4 подключены к второму выходу тактового генератора 5. Выход второго элемента 11 соединен с управляющим входом входного ключа 1, прямой вход - с первым выходом тактового генератора 5, ин- вертирующий вход - с инвертирующим входом третьего элемента 15,прямой вход которого соединен с прямым входом элемента 11, а выход - с вторым входом шестого элемента ИЛИ 51, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 17, который подключен параллельно конденсатору второй RC-цепи 18, вход которой соединен с входом входного ключа 1. Шесто элемент 32 прямым входом соединен с вторым выходом тактового генератора 5, а выходом - с вторым входом седьмого элемента ИЛИ 59, первый вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 51, а выход - с управляющим входом первого ключа 13, подключенного параллельно конденсатору первой RC-цепи 14, вход которой соединен с входом второй RC-цепи 18. Второй сумматор 19 третьим входом соединен с выходом запоминающего элемента 4, четвертым входом - с выходом запоминающего элемента 7. Счетный вход первого счетчика 20 соединен с первым выходом тактового генератора 5, инверсный выход - с инвертирующим входом первого элемента 10, выход которого соединен с управляющим входом второго входного ключа 22, вход которого соединен с входом входного ключа 1. Прямой вход элемента 10 соединен с первым выходом тактового генератора 5, с прямым входом элемента 11, с первым входом первого элемента И 23, второй вход которого соединен с инвертирующим входом второго элемента 11, с прямым выходом счетчика 20 и через первый элемент НЕ 24 с прямым входом четвертого элемента 21, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 12, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И 23, а выход с управляющим входом четвертого ключа 29, выход которого соединен с вторым входом

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сумматора 19, а вход соединен с выходом второй RC-цепи 18 и через последовательно соединенные первый ограничительный резистор 28 и третий ключ 27 с нулевой шиной, управляющий вход ключа 27 соединен с выходом элемента И 23. Второй счетчик 30 счетным входом соединен с вторым выходом тактового генератора 5, прямой выход счетчика 30 соединен с инвертирующим входом элемента 32, с инвертирующим входом элемента 21 и с первым входом второго элемента И 31, второй вход которого соединен с вторым выходом тактового генератора 5, а выход - с прямым входом пятого элемента 25, инвертирующий вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ 33, вход которого соединен с прямым выходом счетчика 20, третий элемент НЕ 34 входом соединен с прямым выходом счетчика 30, а выходом - с первым входом второго элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен с выходом элемента 25, а выход - с управляющим входом пятого ключа 36, выход которого соединен с первым входом сумматора 19, а вход - с выходом первой RC-цепи 14, и через последовательно соединенные второй ограничительный резистор 37 и шестой ключ 38 с общей шиной. Управляющий вход шестого ключа 38 соединен с выходом элемента И 31. Первый выход тактового генератора 5 через третий выключатель 47 соединен со счетным входом четвертого счетчика 48, прямой выход которого через первый одно- вибратор 41 соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 26, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера 43, прямой выход которого соединен с элементом 44, а инверсный выход - с управляющим входом девятого ключа 53. Седьмой элемент 46 прямым входом соединен с вторым выходом тактового генератора 5, инвертирующим входом - с инверсным выходом счетчика 20, а выходом через первый выключатель 2-е счетным входом третьего счетчика 48, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И 49, второй вход которого соединен с прямым выходом счетчика 48, а выход через второй одновибратор 50 с первым входом четвертого элемента ИЛИ 35, выход которого соединен с управляющим вхо«

дом тактового генератора 5, с первыми входами элементов ИЛИ 51 и 59, с входами установки в ноль счетчиков 20, 30, 40, 48, с единичным входом триггера 43 и с управляющими входами седьмого и восьмого ключей 45 и 52 и с входами подключенных параллельно конденсаторами запоминающих элементов 4 и 7. Первый выход тактового генератора 5 через второй выключатель 39 соединен с прямым входом восьмого элемента 55, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 26. Первый выход тактового генератора 5 через четвертый выключатель 54 соединен со счетным входом пятого счетчика 57, вход установки в ноль которого соединен с выходом элемента ИЛИ 35, а прямой выход через третий одновибратор 58 - с вторы входом четвертого элемента ИЛИ 35, с перовым входом пятого элемента ИЛИ 42, второй вход которого соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ 35, а выход - с единичным входом второго триггера 60,инверсный выход которого соединен с инвертирующим входом элемента ЗАПРЕТ 55, а нулевой вход через четвертый одновибратор 61 соединен с инверсным выходом триггера 43. Выход сумматора 19 через последовательно соединенные третий ограничительный резистор 62 и девятый ключ 53 соединен со второй выходной шиной 64 устройства. Первая выходная шина 63 соединена с выходом сумматора 19. Шина 65 установки исходного состояния устройства соединена с третьим входом четвертого элемента ИЛИ 35.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор 5 формирует два импульсных напряжения, сдвинутых относительно друг друга (фиг.26,в). Импульсное напряжение (фиг.26) управляет работой выходного ключа 8, ключа второго запоминающего элемента 7, через элементы 10 и 11 работой входных ключей 22 и 1, через последовательность элементов 15 и 51 работой ключа 17, через элемент И 23 работой ключа 27, а через элементы И 23 и ИЛИ 12 - работой ключа 29.

Импульсное напряжение (фиг.2в) управляет работой выходного ключа 9, ключа первого запоминающего элемен0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

та 4, через элемент 32 и элемент ИЛИ 59 - работой ключа 13, через элемент И 31 - работой ключа 38, а через последовательность элементов И 31, элемента 25 и элемента ИЛИ 16 - работой ключа 36.

При наличии положительных импульсов на выходах тактового генератора 5 ключи замыкаются, а при отсутствш импульсов размыкаются. Сумматор 6 по каждому входу имеет единичные коэффициенты передачи.

Перед началом работы для установки устройства в исходное состояние на шину 65 подают короткий импульс

(фиг. 2а; 4а), под действием которого через элемент ИЛИ 35 устанавливается в исходное состояние тактовый генератор 5, срабатывают ключи 45 и 52 и разряжают конденсаторы запоминающих элементов 4 и 7, устанавливается в единичное состояние триггер 43, вследствие чего включается элемент 44, а на инверсном выходе триггера 43 устанавливается логический ноль (фиг.Зб; 4в; 56), устанавливаются в ноль счетчики 20, 30, 40, 48, f 57, а дополнительно пройдя элементы ИЛИ 51, 59, указанный импульс приводит к срабатыванию ключей 13 и 17, которые разряжают конденсаторы КС- цепей 14 и 18 соответственно. Пройдя элемент ИЛИ 42, установочный импульс поступает на единичный вход триггера 60, вследствие чего на инверсном выходе триггера 60 устанавливается логический ноль (фиг.5д), который поступает на инвертирующий вход элемента 55 и не влияет на его срабатывание.

При установке в нулевое состояние счетчика 20 на его инверсном выходе устанавливается логическая единица, которая поступает на инвертирующий вход элемента 10 и запрещает его ера батывание. На прямом выходе счетчика 20 устанавливается логический ноль, который поступает на инвертирующие входы элементов 11 и 15 и не влияет на их срабатывание, что обеспечивает прохождение импульсов (фиг.26) на управляющие входы ключей 1 и 17. Пройдя через элемент НЕ 24, этот сигнал в виде логической единицы поступает на прямой вход элемента 21, который срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на второй вход элемента ИЛИ 12, так как

на инвертирующем входе элемента 21 присутствует сигнал логического нуля с прямого выхода счетчика 30. Пройдя через элемент ИЛИ 12, логическая единица поступает на управляющий вхо ключа 29, который срабатывает и подключает выход RC-цепи 18 к второму входу сумматора 19. Пройдя через элемент НЕ 33, логический ноль с прямого выхода счетчика 20 в виде логической единицы поступает на инвертирующий вход элемента 25 и запрещает ег срабатывание. Сигнал логического нуля с прямого выхода счетчика 30 поступает на инвертирующий вход элемента 32 и не влияет на его срабатывание, что обеспечивает прохождение импульсов (фиг.2в) на управляющий вход ключа 13, а пройдя через элемент НЕ 34,поступает в виде логической единицы на первый вход элемента ИЛИ 16. Под действием логической единицы с выхода элемента ИЛИ 16 срабатывает ключ 36 и подключает выход RC-цепи 14 к первому входу сумматора 19.

Устройство обеспечивает формирование треугольного напряжения; формирование трепецеидально-треугольно- го напряжения; формирование трапецеидального напряжения; формирование пилообразного напряжения с фиксированной амплитудой.

Для формирования треугольного напряжения включают выключатель 56, а выключатели 2, 39, 47, 56 выключают . При поступлении первого управляющего импульса (фиг.26) замыкаются ключи 1 и 8 и ключ запоминающего элемента 7, а сам импульс записывается в счетчик 20. На выходе сумматора 6 устанавливается напряжение U. При этом конденсатор запоминающего элемента 7 через малое выходное сопротивление сумматора 6 заряжается до напряжения U. Параметры схемы выбраны так, чтобы выполнялись соотношения

(1) (2)

С R - выходное сопротивление сумматора 6;

емкость конденсатора в запоминающих элементах 4 и 7;

длительность управляющего импульса;

л. с

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

R ъ% - входное сопротивление.согласующего усилителя в запоминающих элементах.

При выполнении неравенства (1) напряжение, до которого заряжается конденсатор, не зависит от изменения величины его емкости, а при выполнении неравенства (2) напряжение остается неизменным в течение времени, когда ключ запоминающего элемента 7 разомкнут. Таким образом, в течение первого периода управляющих импульсов напряжение на выходе запоминающего элемента 7 остается неизменным и равным U (фиг.2г).

При поступлении второго управляющего импульса (фиг.2в) замыкается ключ 9 и ключ запоминающего элемента 4, а ключи 1 и 8 и ключ запоминающего элемента 7 размыкаются, а сам импульс записывается в счетчик 30. Напряжение, равное U, с выхода запоминающего элемента 7 через ключ 9 поступает на первый вход сумматора 6, и конденсатор запоминающего элемента 4 заряжается до напряжения U. Наряжение на выходе запоминающего элемента 4, равное U, остается неизменным в течение периода следования направляющих импульсов (фиг.2д).

Далее вновь замыкаются ключи 1 .и 8 и ключ запоминающего элемента 7. При этом на выходе сумматора 6 устанавливается напряжение, равное 2 U, так как на первый и второй входы сумматора 6 через ключи 8 и 1 подают напряжение, равное U. Напряжение с выхода сумматора 6 записывается запоминающим элементом 7, на выходе согласующего , усилителя которого устанавливается напряжение 2 U (фиг.2г). При следую-v щем такте это напряжение вновь переписывается в запоминающий элемент 4 (фиг.2д).

Далее процессы повторяются с периодом 2t. В результате этого на выходах запоминающих элементов 7 и 4 формируются ступенчатые напряжения, сдвинутые на время Ј, и происходит заполнение счетчиков 20 и 30.

Ступенчатые напряжения (фиг.2г;д) с выходов запоминающих элементов 4 и 7 поступают на входы сумматора 19. При сложении этих напряжений на сумматоре 19 формируется новое ступенчатое напряжение, крутизна которого в два раза больше, чем крутизна слагаемых напряжений (фиг.2е). Кроме того,

11155

при периодическом замыкании ключей 13 и 17 под действием управляющих импульсов тактового генератора 5 на конденсаторах RC-цепей 14 и 18 формируются пилообразные напряжения (фиг.2з;ж) с амплитудой Un.

Для правильной работы схемы параметры сумматора 19 выбраны так, чтобы выполнялись соотношения

К

где

Un К

.к„.ип кя-и к„-и

- КЛ и и„ коэффициенты передачи сумматора 19 по соответствующим входам; амплитуда входного напряжения; амплитуда напряжения, до которой заряжаются конденсаторы RC-цепей 14 и 18 за время С . Постоянная времени RC-цепей 1А и 18 выбрана так, чтобы использовался только начальный участок зарядной экспоненты конденсатора и, напряжения на выходах RC-цепей было линейно. В этом случае, при суммировании ступенчатого напряжения (фиг.2е) с пилообразными напряжениями (фиг.2ж;з).поступающими соответственно на первый и второй входы сумматора 19, получается линейно нарастающее напряжение (фиг.е), снимаемое с выхода сумматора 19.

После поступления на вход счетчика 20 импульсов, где п - количество разрядов сетчика 20, на пря- . мом выходе счетчика 20 появляется логическая единица, которая поступает на инвертирующие входы элементов 11 и 15 и запрещает их срабатывание, а поступив на второй вход элемента И 23, подготавливает его срабатывание. На инверсном выходе счетчика 20 устанавливается сигнал логического нуля, который поступает на второй инвертирующий вход элемента 10 и не влияет на его срабатывание. Начиная с этого момента импульсы (фиг.26) поступают на управляющий вход входного ключа 22, а на управляющий вход входного ключа 1 поступает уровень логического нуля. Кроме того, логическая единица с прямого выхода счетчика 20, пройдя через элемент НЕ 24, в виде логического нуля по- ступает через элементы 21 и 12 на yn равляющий вход ключа 29, который

12

0

5

0

5

0

5

0

5

0

размыкается и отключает выход RC- цепи 18 от второго входа сумматора 19.

После поступления на вход счетчика 30 импульсов (разрядность п счетчиков 20 и 30 одинаковая) на прямом выходе счетчика 30 появляется логическая единица, которая поступает на инвертирующий вход элемента 32 и запрещает его срабатывание, а также поступает на первый вход элемента И 31 и подготавливает его срабатывание, а пройдя через элемент НЕ 34, в виде логического нуля через элемент ИЛИ 16 поступает на управляющий вход ключа 36, который размыкается и отключает выход RC-цепи 14 от первого входа сумматора 19,

Выход входного ключа 22 соединен с инвертирующим входом усилителя, входящего в состав сумматора 6. Вследствие этого при каждом такте напряжения на запоминающих конденсаторах запоминающих элементов 4 и 7 уменьшаются на величину U (фиг.2г;д).

Формируется падающий участок ступенчатого напряжения на выходе каждого из запоминающих элементов 4 и 7 на выходе сумматора 19 (фиг.2е). Причем при каждом поступлении импульса (фиг.2б) на первый вход элемента И 23 срабатывает ключ 27, так как на втором входе этого элемента присутствует сигнал логической единицы с прямого выхода счетчика 20, а также через элемент ИЛИ 12 срабатывает ключ 29, подключая на время действия импульса (фиг.26) выход RC-цепи 18 к второму входу сумматора 19. В результате напряжение разряда конденсатора RC- цепи 18 поступает на второй вход сумматора 19 (фиг.2к).

Аналогичным образом при поступлении импульсов (фиг.2в) на второй вход элемента И 31 срабатывает ключ 38, так как на первом входе элемента И 31 присутствует сигнал логической единицы с прямого выхода счетчика 30. При этом сигнал логической единицы с выхода элемента И 31 поступает на первый вход элемента 25, который срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на второй вход элемента ИЛИ 16, так как на втором инвертирующем входе элемента 25 присутствует логический ноль с выхода элемента НЕ 33 и не влияет на его срабатывание. Под действием логической единицы с выхода элемента ИЛИ 16 срабатывает ключ 36 и подключает на время действия импульса (фнг.2в) выход RC- цепи 14 к первому входу сумматора 19. В результате напряжение разряда конденсатора RC-цепи 14 поступает на первьй вход сумматора 19 (фиг.2и).

Параметры постоянных времени разряда через ключ 27 и резистор 28 RC-цепи 18 и через ключ 38 и резисто 37 RC-цепи 14 выбраны так, чтобы напряжение на выходах указанных цепей было линейно и симметрично с напряжением заряда этих цепей (фиг.к;и), Вследствие этого при суммировании ступенчатого напряжения (фиг.2е) с пилообразными напряжениями (фиг„2к; и), поступающими на входы сумматора 19, получается подающий участок линейно изменяющегося напряжения (фиг.2е).

После поступления 2° импульсов на счетчики 20 и 30, напряжения на конденсаторах запоминающих элементов 7 и 4 уменьшается до нуля, а счетчики 20 и 30 устанавливаются в первоначальное нулевое состояние. При этом в момент установления счетчика 20 в нулевое состояние и появления логической единицы на выходе элемента НЕ 24 ключ 29 не срабатывает, так как в это время с выхода счетчика 30 на инвертирующий вход элемента 21 поступает логическая единица и запрещает его срабатывание. Кроме того, сигнал логического нуля с прямого выхода счетчика 20, пройдя через элемент НЕ 33, в виде логической единицы поступает на инвертирующий вход элемента 25 и запрещает его срабатывание. Вследствие этого 2п-й импульс, прошедший на счетчик 30 и установивший его в нулевое состояние, проходит на ключ 38 и не пропускается на ключ 36, который остается в разомкнутом состоянии после прохождения 2п-1-го импульса. При этом конденсатор RC-цепи 14 разряжается, а конденсатор RC-цепи 18 заряжается, но напряжение с их выходов не поступает на входы сумматора 19, на выходе которого сохраняется на время длительности управляющих импульсов нулевой уровень напряжения После установки счетчика 30 в нулево состояние схема возвращается в исходное состояние, за исключением того,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

что на выходе RC-цепи 18 имеется напряжение величиной Un, но в момент появления первого импульса (фиг.26) при формировании нового цикла треугольного напряжения происходит разряд этой цепи, который не влияет на работу схемы (фиг.2к).

При последующем поступлении тактовых импульсов процессы повторяются аналогичным образом, в результате че-- го на выходах запоминающих элементов 7 и 4 формируются симметричные ступенчатые напряжения, а на выходной шине „63 формируется симметричное треугольное напряжение. При подключении к инверсному выходу счетчика 30 светодиодного индикатора можно осуществлять визуальное наблюдение за работой устройства.. i

Для формирования трапецеидально- треугольного напряжения включают выключатели 2, 56 и 47, а выключатели 54 и 39 остаются в выключенном состоянии.

После установки схемы в исходное состояние и поступления импульсов с выходов тактового генератора 5 на выходе сумматора 19 формируется треугольное напряжение (фиг.2е). Одновременно от импульсов (фиг.26) тактового генератора 5 через выключатель 47 начинает заполняться счетчик 48. При этом сигнал логической единицы с инверсного выхода счетчика 20 поступает на инвертирующий вход элемента 46 и запрещает его срабатывание, вследствие чего импульсы (фиг.2в) с выхода тактового генератора 5 не поступают на вход счетчика 40, и он остается в нулевом состоянии.

После заполнения счетчика 48 на . его прямом выходе появлется сигнал логической единицы,который поступает на второй вход элемента И 49 и подготавливает его срабатывание, а также поступает на вход одновибратора 41, который срабатывает и формирует на выходе импульс (фиг 3а), под действием которого через элемент ИЛИ 26 срабатывает триггер 43 и устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 43 появляется сигнал логической единицы (фиг.Зб), под действием которого замыкается ключ 53, а напряжение с выхода сумматора 19 через резистор 62 и ключ 53 поступает на выходную

1515

шину 64, и формируется передний фрон трапецеидально-треугольного напряжения (фиг.Зг). В момент установления логического нуля на инверсном выходе счетчика 20 открывается элемент 46, и от импульсов (фиг.2в) тактового генератора 5 через элемент 46 и выключатель 2 начинает заполняться счетчик 40.

После заполнения счетчика 40 на его прямом выходе появлется сигнал логической единицы, который поступает на первый вход элемента И 49, который срабатывает, так как на его втором входе присутствует логическая единица с выхода счетчика 48. По переднему фронту напряжения логической единицы с выхода элемента И 49 срабатывает одновибратор 50 и формирует на выходе импульс (фиг.Зв), который поступает на первый вход элемента ИЛИ 35, а пройдя его, поступает на единичный вход триггера 43, которьй устанавливается в единичное состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается сигнал логического нуля (фиг.36), под действием которого размыкается ключ 53 и формируется задний фронт трапецеидально-треугольного напряжения (фиг.Зг).

Одновременно импульс (фиг.Зв), пройдя элемент ИЛИ 35, устанавливает в нулевое состояние счетчики 20, 30, 40 и 48,, устанавливает в исходное состояние тактовый генератор 5, поступает на управляющие входы ключей 45 и 52, которые на время действия указанного импульса замыкаются и разряжают конденсаторы запоминающих элементов 4 и 7.Кроме того, пройдя через элементы ИЛИ 51 и 59, указанный импульс поступает соответственно, на управляющие входы ключей 17 и 13, которые замыкаются и разряжаются конденсаторы RC-цепей 18 и 14. Таким образом, элементы схемы формирователя возвращаются в исходное состояние и с очередного цикла работы тактового генератора 5 начинается формирование очередного трапецеидально-треугольного напряжения (фиг.Зг).

Для регулировки амплитуды переднего и заднего фронтов трапецеидально-треугольного напряжения изменяют число разрядов соответственно счетчиков 48 и 40. Для формирования тра

to

15

0

5

604

I

0

35

40

45

50

5

16

пецеидального напряжения включают выключатели 56, 47 и 54, а выключатели 2 и 39 остаются в выключенном состоянии.

После установки схемы в исходное состояние и поступления импульсов с выходов тактового генератора 5 на выходе сумматора 19 формируется напряжение (фиг.2е). Одновременно от первого импульсного напряжения (фиг.2б) через выключатель 47 начинает заполняться счетчик 48, а через выключатель 54 заполняется счетчик 57.

После заполнения счетчика 48 на его прямом выходе появляется напряжение логической единицы, под действием которЪй срабатывает одновибратор 41 и формирует на своем выходе импульс (фиг.4б), которьй поступает на первый вход элемента ИЛИ 26. Пройдя элемент ИЛИ 26, указанный импульс по« ступает на нулевой вход триггера 43, которьй устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логическая единица (фиг.4в), под действием которой замыкается ключ 53, а напряжение с выхода сумматора 19 через резистор 62 и ключ 53 поступает на выходную шину 64, и формируется передний фронт трапецеидального напряжения (фиг.4д).

После заполнения счетчика 57 на его прямом выходе появляется сигнал логической единицы, под действием которой срабатывает одновибратор 58 и формирует на выходе импульс (фиг.4г), которьй поступает на второй вход элемента ИЛИ 35, а пройдя его, поступал ет на единичный вход триггера 43, который срабатывает и устанавливается в единичное состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг.4в), под действием которого размыкается ключ 53 и формируется задний фронт трапецеидального напряжения (фиг.4д)«

Одновременно импульс (фиг.4г), пройдя элемент ИЛИ 35, поступает на входы установки в ноль счетчиков 20, 30, 57 и 48 иустанавливает их в нулевое состояние, устанавливает в исходное состояние тактовый генератор 5, поступает на управляющие входы ключей 45 и 52, которые на время действия указанного импульса замыкаются и разряжают конденсаторы запоминающих элементов 4 и 7, а пройдя

17

через элементы ИЛИ 51 и 59, поступает на управляющие входы ключей 17 13, которые срабатывают и разряжают конденсаторы RC-цепей 18 и 14. Таким образом, элементы схемы формирователя возвращаются в исходное состояние, и с очередного цикла работы тактового генератора 5 начинается формирование очередного трапецеидального напряжения (фиг.4д).

Для регулировки амплитуды переднего и заднего фронтов трапецеидального напряжения изменяют число разрядов соответственно счетчиков 48 и 57. Для формирования пилообразного напряжения включают выключатели 39, 54 и 56, а выключатели 2 и 47 остаются в выключенном состоянии.

После установки схемы в исходное состояние и поступления импульсов с выходов тактового генератора 5 на выходе сумматора 19 формируется напряжение (фиг.2е). Причем первый управляющий импульс (фиг.26) через выключатель 39 поступает на прямой вход элемента 55, который пропускает указанный импульс на свой выход, так как на инвертирующем входе элемента 55 присутствует сигнал логического нуля с инверсного выхода триггера 60 (фиг.5д). Далее, пройдя элемент ИЛИ 26, управляющий импульс (фиг.5а) поступает на нулевой вход триггера 43, который срабатывает, вследствие чего на его инверсном выходе появляется сигнал логической единицы (фиг.56), под действием которой замыкается ключ 53, напряжение с выхода сумматора 19 через резистор 62 и ключ 53 поступает на выходную пину 64 (фиг.5е),и формируется передний фронт пилообразного напряжения.

Одновременно логическая единица с инверсного выхода триггера 43 (фиг.56) поступает на вход одновиб- ратора 61, который срабатывает и формирует на выходе импульс (фиг.5в), который поступает на нулевой вход триггера 60 и устанавливает его в нулевое состояние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 60 устанавливается сигнал логической единицы (фиг.5д), который поступает на инвертирующий вход элемента 55 и запрещает его срабатывание, вследствие чего через элемент 55 проходит только первый импульс первого управляющего напряжения (фиг. 26) с выхода тактового

и

10

15

20

25

5060418

генератора 5. Кроме того, от импульсного напряжения (фиг.2б) через выключатель 54 начинает заполняться счетчик 57.

После заполнения счетчика 57 на его прямом выходе устанавливается логическая единица, под действием которой срабатывает одновнбратор 58 и формирует на своем выходе импульс (фиг.5г), который поступает на второй вход элемента ИЛИ 35, а пройдя его, поступает на единичный вход триггера 43 и устанавливает его в единичное состояние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 43 устанавливается логический ноль . (фиг.56), под действием которого размыкается ключ 53, формируется задний фронт пилообразного напряжения (фиг.5е).

Одновременно импульс (фиг.5г), пройдя элемент ИЛИ 35, поступает на вход установки в ноль счетчиков 20, 30 и 57 и устанавливает их в нулевое состояние, устанавливает в исходное состояние тактовый генератор 5, поступает на управляющие входы ключей 45 и 52, которые на время действия указанного импульса замыкаются и разряжают конденсаторы запоминающих элементов 4 и 7. Пройдя через элементы ИЛИ 51 и 59, импульс поступает на управляющие входы ключей 13 и 17, которые срабатывают на время действия указанного импульса и разряжают конденсаторы RC-цепей 14 и 18. Кроме того, импульс (фиг.5г) с выхода одновибратора 58 поступает на первый вход элемента ИЛИ 42, а пройдя его, на единичный вход триггера 60, который срабатывает, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логический ноль (фиг.5д), которьй поступает на инвертирующий вход элемента 55 и не влияет на его срабатывание. Таким образом, элементы схемы формирователя возвращаются в исходное состояние, и с очередного цикла работы тактового генератора 5 начинается формирование очередного пилообразного напряжения . (фиг.5е).

Для регулировки амплитуды пилообразного напряжения изменяют число разрядов счетчика 57.

При формировании трапецеидально- треугольного, трапецеидального и пилообразного напряжений за работой устройства можно осуществлять визу30

35

40

45

50

55

19

альный контроль. При этомпериодическое погасание элемента 44 индикации совпадает с моментом начала формирования указанных напряжений, а момент включения совпадает с моментом окончания формирования выходного напряжения на выходной шине 64 устройства. В исходном состоянии схемы элемент 44 также включен.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает не только формирование симметричного треугольного напряжения, но и обеспечивает формирование высокостабильного сигнала трапецеидально- треугольной формы, трапецеидального напряжения и пилообразного напряжения. Кроме того, сформированные напряжения отличаются высокой стабильностью, так как их параметры определяются суммарной нестабильностью коэффициентов передачи сумматоров и согласующих усилителей запоминающих элементов. При использовании в схеме формирователя трапецеидально-треуголного напряжения высокоточных резисторов легко достижима суммарная нестабильность коэффициентов передачи, не превышающая 1%. При этом исключена временная нестабильность параметров схемы, обусловленная временной нестабильностью и значением емкости конденсаторов, что позволяет более чем на порядок повысить временную стабил15

ность ля.

выходного сигнала формироватеФормула изобретения

Формирователь сигналов специальной формы,содержащий первую и вторую RC-цепи, входы которых объединены и подключены к входам первого и второго входных ключей, а выходы подключе- ны соответственно через первый и второй ключи к общей шине, первый сумматор, первый и второй запоминающие элементы, первый и второй выходные ключи, входы которых соединены,соответственно с выходами первого и второго запоминающих элементов, а выходы подключены к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого входного ключа, третий вход соединен с выходом второго входного ключа, а выход соединен с входами первого и второго запоминающих элементов, первый и вто10

15

20

25

060420

рой ограничительные резисторы, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, первый и второй счетчики импульсов, с первого по третий элементы НЕ, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, источник входного напряжения, тактовый генератор, второй сумматор и с первого по шестой элементы ЗАПРЕТ, прямой вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым выходом тактового генератора, , с прямыми входами второго и третьего элементов ЗАПРЕТ, с первым входом первого элемента И, со счетным входом первого счетчика импульсов и с управляющими входами первого выходного ключа и второго запоминающего элемента, выход - с управляющим входом второго входного ключа, а инвертирующий вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с инверсным выходом первого счетчика импульсов, вход установки в нулевое состояние которого соединен с входом установки в нулевое ,состояние второго счетчика импульсов, а прямой выход - с инвертирующими входами второго и третьего элементов ЗАПРЕТ, через первый элемент НЕ - с - прямым входом четвертого элемента ЗАПРЕТ, через второй элемент НЕ - с инвертирующим входом пятого элемента ЗАПРЕТ, а также соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ЗАПРЕТ, а выход - с управляющим входом четвертого ключа, вход которого соединен с выходом второй RC-цепи и через последовательно соединенные первый ограничительный резистор и третий ключ - с общей шиной, первый и второй входы второго сумматора соединены с выходами пятого и четвертого ключей соответственно, третий вход соединен с выходом первого запоминающего элемента,четвертый вход - с выходом второго запоминающего элемента, выход - с первой выходной шиной, при этом вход пятого ключа соединен с выходом первой RC-цепи и через последовательно со- единенные второй ограничительный резистор и шестой ключ - с общей ши-. ной, а управляющий вход - с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третье30

35

40

45

50

55

2115

го элемента НЕ, второй вход - с выходом пятого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с входом третьего элемента НЕ, с инвертирующими входами четвертого и шестого элементов ЗАПРЕТ и с прямым выходом второго счетчика импульсов, второй вход - с прямым входом шестого элемента ЗАПРЕТ, со счетным входом второго счетчика импульсов, с вторым выходом тактового генератора и с управляющими входами второго выходного ключа и первого запоминающего элемента, причем выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом первого входного ключа, а также содержащий шину установки исходного состояния, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены с первого по пятый выключатели, третий элемент И, с третьего по пятый счетчики импульсов, первый и второй триггеры, элемент индикации, с первого по четвертый одновибраторы, с третьего по седьмой элементы ИЛИ, седьмой, восьмой и девятый ключи, третий ограничительный резистор и седьмой и |восьмой элементы ЗАПРЕТ, причем прямой вход седьмого элемента ЗАПРЕТ соединен с вторым выходом тактового генератора, инвертирующий вход - с ин- версным выходом первого счетчика импульсов, а выход через первый выключатель соединен со счетным входом - третьего счетчика импульсов, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом четвертого счетчика импульсов и через первый одновибратор - с первым входом третьего элемента ИЛИ, а выход через второй одновибратор соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и с выходом третьего одновибратора, третий

0

5

0

5

604

0

0

5

0

22

вход - с вторым входом пятого элемента ИЛИ и с шиной установки исходного состояния, а выход - с входами установки в нулевое состояние второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков импульсов, с первыми входами шестого и седьмого элементов ИЛИ, с управляющими входами тактового генератора, седьмого и восьмого ключей и с единичным входом первого тригге-г ра, нулевой вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, прямой выход - с входом элемента индикации, % инверсный выход - с управляющим входом девятого ключа и через четвертый одновибратор - с нулевым входом второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а инверсный выход - с инвертирующим входом восьмого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с вторым входом третьего Элемента ИЛИ, а прямой вход через второй выключатель соединен с первым выходом тактового генератора, который через третий выключатель соединен со счетным входом четвертого счетчика импульсов, а через четвертый выключатель - со счетным входом пятого счетчика импульсов, прямой выход которого соединен с входом третьего одновибратора, при этом источник входного напряжения через пятый выключатель соединен с входами первого и второго входных ключей, второй вход шестого элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента ЗАПРЕТ, а выход - с управляющим входом второго ключа,второй вход седьмого элемента ИЛИ соединен с выходом шестого элемента ЗАПРЕТ, а выход - с управляющим входом первого клю- . ча, причем седьмой и восьмой ключи подключены соответственно параллельно конденсаторам первого и второго запоминающих элементов, а выход второго сумматора через последовательно соединенные третий ограничительный резистор и девятый ключ соединен с второй выходной шиной.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности формирования трапецеидального, трапецеидально-треугольного и пилообразного напряжений. Для этого в формирователь, содержащий входные ключи 1, 22, ключи 13, 17, 27, 29, 36, 38, сумматоры 6, 19, запоминающие элементы 4, 7, выходные ключи 8, 9, RC-цепи 14, 18, резисторы 28, 37, счетчики 20, 30, элементы НЕ 24, 33, 34, элементы И 23, 31, элементы ИЛИ 12, 16, источник 3 входного напряжения, тактовый генератор 5, элементы ЗАПРЕТ 10, 11, 15, 21, 25, 32, введены выключатели 39, 47, 54, 56, элемент И 49, счетчики 40, 48, 57, триггеры 43, 60, элемент 44 индикации, одновибраторы 41, 50, 58, 61, элементы ИЛИ 26, 35, 42, 51, 59, ключи 45, 52, 53, резистор 62, элементы ЗАПРЕТ 46, 55. Трапецеидальное, трапецеидально-треугольное и пилообразное напряжения формируются на шине 64 из треугольного напряжения, формируемого на шине 63 путем замыкания на требуемый интервал времени ключа 53. При формировании трапецеидального напряжения начало указанного интервала времени определяется заполнением счетчика 48, а конец интервала - заполнением счетчика 57. При формировании трапецеидально-треугольного напряжения начало интервала определяется счетчиком 48, а конец интервала - счетчиком 40. При формировании пилообразного напряжения длительность интервала определяется счетчиком 57. 5 ил.

/

фигЗ

п

п

HL-Г

п

п

п

it

п

п

п

II

фигАфиг 5