Генератор импульсов Советский патент 1991 года по МПК H03K3/23 

8 d3

л

h

А

-о

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах измерения и диагностики электрических величин.

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности формирования изменяющихся по амплитуде прямоугольных и треугольных импульсов при изменении управляющего напряжения.

На чертеже представлена принципиальная схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит первый 1, второй 2 и третий 3 операционные усилители, времязадающий RC-мост 4 с конденсатором 5 и резисторами 6-8, нелинейный делитель 9 напряжения, преобразователь 10 выпрямленного значения напряжения, входную шину 11, общую шину 12, выходную шину 13 и дополнительную шину 14, при этом неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 соединен с первым выводом выходной диагонали времяза- дающего моста 4, инвертирующий вход - с неинвертирующим входом второго усилителя 2 и с общей шиной 12, а выход через нелинейный делитель 9 напряжения - с первым выводом входной диагонали RC-моста 4, с входом преобразователя 10 выпрямленного значения напряжения и с выходной шиной 13, выход преобразователя 10 выпрямленного значения напряжения соединен с первым входом операционного усилителя 3, второй вход которого подключен к входной шине 11, а выход соединен с управляющим входом нелинейного делителя 9 напряжения, инвертирующий вход операционного усилителя 2 соединен с вторым выводом выходной диагонали RC-моста 4, а выход - с вторым выводом входно.й диагонали RC-моста 4 и дополнительной шиной 14.

Генератор работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на выходе усилителя 1 устанавливается напряжение, близкое «уровню либо положительного напряжения питания, либо отрицательного (усилитель 1 используется в качестве компаратора). Если модуль напряжения на первом выводе входной диагонали RC-моста 4 (точка соединения резисторов 6 и 7) менее уровня положительного-напряжения на входе преобразователя 10 выпрямленного на- пряжения, то выходное напряжение усилителя 3 уменьшает коэффициент деления делителя 9 напряжения до значения, при котором напряжения на входах усилителя 3 становятся равными.

При отрицательном выходном напряжении компаратора (усилитель 1) происходит уменьшение коэффициента деления делителя 9 и выравнивание модулей напряжений

на входной шине 11 и на выходе нелинейного делителя 9, Если же модуль напряжения на выходе нелинейного делителя 9 превышает входное напряжение, то коэффициент деления делителя 9 уменьшается до достижения равных напряжений на входах усилителя 3. С выхода усилителя 1 на вход нелинейного делителя 9 поступает напряжение, близкое к напряжениям питания устройства (положительное или

отрицательное, так как усилитель 1 выполняет функцию компаратора).

При этом нелинейный делитель 9 можно рассматривать как усилитель выходного напряжения усилителя 1 (с регулируемым коэффициентом менее единицы.

Таким образом, установленное на первом выводе входной диагонали RC-моста 4 напряжение, модуль которого равен входному напряжению на входной шине 11,поддерживается на этом уровне усилителем 3, охваченным обратной связью через делитель 9 и преобразователь 10 выпрямленного значения напряжения.

С момента подачи напряжения питания

выходное напряжение усилителя 2 линейно уменьшается (при положительном выходном напряжении усилителя 1) до отрицательного напряжения - Uo. при котором

переключается усилитель 1:

Uo-Uex.pj

(D

где UBX - напряжение на входной шине 11; R 2 - величина сопротивления резистора 7;

R 3 - величина сопротивления резистора 8.

На выходе нелинейного делителя 9 устанавливается отрицательное напряжение, модуль которого равен напряжению на входной шине 11. Выходное напряжение усилителя 2 возрастает до положительного

уровня, при котором опять происходит переключение усилителя 1.

При этом амплитуда прямоугольных импульсов на выходной шине 13 равна входному напряжению UBX на входной шине 11.

Амплитуда треугольного напряжения на дополнительной шине 14 определена выражением (1).

Изменение напряжения на дополнительной шине 14 в течение одного полупериода (0; Т1) определяется, как

RTC

T1

/:

о

UBX

где R1 - величина сопротивления резистора 6;

С - величина емкости конденсатора 5;

t - текущее время от начала периода Т; Л U +- изменение напряжения на дополнительной шине 14 от

-Uo до +Uo,

или

1

R3

Ди+ RJc-UxT1 2UBx R2 (2)

Из (2) следует, что

Т1 2R1C

R3 R2

(3)

Изменение напряжения Ди-на шине

ро

14 от +ивх - U0 до -UBX . в течение

другого полупериода (Т1, Т) определено выражением

1

R1C

jUBxdt - 2UE

Т1

R3

Из (4) следует, что R3

R2

Сложив (3) и (5), получают T1+T-T1 4R1

илиТ 4Р1 С -§4 (6) к f.

Частота fp генератора может быть определена из (6)

(7)

ора

5;

Т; доне

ие

вы4)

реи не зависит от параметров нелинейного делителя, от питающего и входного напряжений.

Таким образом, генератор импульсов 5 обеспечивает возможность регулирования и стабилизации амплитуд выходных напряжений при неизменной частоте генератора. Кроме тоге, генератор обеспечивает линейное преобразование отношения 10R2

R 1 R3 в частоту f0.

При амплитуды треугольного и прямоугольного напряжений равны и на не- 15 инвертирующем входе компаратора 1 формируется разнополярное пилообразное напряжение амплитудой U0 UBX. Формула изобретения Генератор импульсов, содержащий 20 входную и выходную шины, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом выходной диагонали времязадающего RC-моста, а выход подключен через нелинейный делитель на- 25 пряжения к первому выводу входной диагонали времязадающего RC-моста, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности формирования изменяющих- 30 ся по амплитуде прямоугольных и треуголь- ных импульсов при изменении управляющего напряжения,в него введены дополнительная шина, преобразователь выпрямленного значения напряжения, два 35 операционных усилителя, причем неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и- с общей шиной, инвертирующий вход сое- 40 динен с вторым выводом выходной диагонали, а выход - с вторым выводом входной диагонали времязадающего RC-моста и дополнительной шиной, при этом выход нелинейного делителя напряжения подключен 45 червз преобразователь выпрямленного значения напряжения к первому входу третьего операционного усилителя, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход -суправляющим входом нелинейногодели- 50 теля напряжения, причем выходная шина шина подключена к выходу нелинейного делителя напряжения .