Генератор напряжения треугольной формы Советский патент 1992 года по МПК H03K4/06 

I 6

Д-сз

Сущность изобретения: устройство содержит операционный усилитель 1, конденсатор 2, два резистивных делителя 3 и 7 напряжения, источник 4 тока, сумматор 5, резистор 6. 3 ил.

Јь 00

ю

СА 4

J

ри 1

Изобретение относится к импульсной и электронной измерительной технике, и может быть использовано в качестве генерато- ра развертывающего напряжения в зондовой диагностике лабораторной и космической плазмы.

Известен генератор напряжения треугольной формы, содержащий операционный усилитель, конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной генератора, резистивный делитель напряжения, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной генератора, причем к выходу резистивного делителя подсоединен неинвертирующий вход операционного усилителя, и резистор, включенный между выхбдом и инвертирующим входом операционного усилителя.

Недостатками указанного генератора являются низкие линейность и симметричность выходного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор напряжения треугольной формы, содержащий операционный усилитель, конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной генератора, резистивный делитель напряжения, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной генератора, причем к выходу резистивного делителя подсоединен неинвертирующий вход операционного усилителя, и источник тока, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилите- ля и состоящий из двух полевых транзисторов и двух резисторов.

Недостатком известного генератора являются низкие линейность и симметричность его выходного напряжения в условиях высокоточных измерений,

Целью изобретения является увеличение линейности и симметричности выходного напряжения генератора путем более качественной стабилизации тока, протекающего через конденсатор.

Для достижения указанной цели в генераторе напряжения треугольной формы, содержащем операционный усилитель, конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной генератора, резистивный делитель напряжения, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной генератора, причем к выходу резистивного делителя напряжения подсоединен неинвертирующий вход операционного усилителя, и источник тока, включенный между выходом и инвертирующим входом

операционного усилителя, источник тока содержит неинвертирующий двухвходовый сумматор, резистор и второй резистивный делитель напряжения, причем вход второго

резистивного делителя напряжения является первым входом источника тока, выход соединен с первым входом неинвертирующего двухвходового сумматора, второй вход которого является вторым входом источни0 ка тока, соединенным с выходной шиной и инвертирующим входом операционного усилителя, а выход соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого является выходом источника тока.

На фиг, 1 изображена функциональная

5 схема предлагаемого генератора напряжения треугольной формы; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу; на фиг. 3 - эквивалентная схема, поясняющая работу источника тока.

Генератор напряжения треугольной

0 формы содержит операционный усилитель 1, конденстатор 2, первый резистивный делитель 3 напряжения, источник 4 тока, двухвходовый неинвертирующий сумматор 5, резистор 6 и второй резистивный делитель

5 7 напряжения. Конденсатор 2 включен между инвертирующим входом операционного усилителя 1 и общей шиной генератора, резистивный делитель 3 - между выходом операционного усилителя 1 и общей шиной.

0 К выходу резистивного делителя 3 подсоединен неинвертирующий вход операционного усилителя 1. Первый вход источника 4 тока, которым является вход второго резистивного делителя 7, подключен к выходу, а

5 второй - к инвертирующему входу операционного усилителя 1. Первый вход сумматора 5 соединен с выходом второго резистивного делителя 7, включенного между выходом операционного усилителя 1 и общей шиной

0 генератора. Второй вход сумматора 5, являющийся вторым входом источника 4, соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 1, Резистор 6 включен между выходом и вторым входом

5 сумматора 5.

Генератор работает следующим образом.

При подаче питания выходное напряжение операционного усилителя 1 (фиг 1) рав0 невероятно может оказаться и положительным, и отрицательным, соответствующим его напряжению насыщения -ьКн (-UH). В этом состоянии генератор находится до момента достижения напряжением Uc

5 на конденсаторе 2, заряженном через источник 4 тока (фиг. 1), значения +U0, равного выходному напряжению резистивногс делителя 3. Под действием обратной связи

происходит скачкообразный переход генератора в новое состояние с выходным напряжением операционного усилителя, равным по величине предыдущему значению, но противоположным ему по знаку, Конденсатор 2 перезаряжается через источник 4 тока до уровня напряжения -U0. Далее следует очередное опрокидывание генератора и цикл повторяется через одинаковые промежутки времени. При этом напряжение на выходе операционного усилителя 1 имеет прямоугольную форму (эпюра 1 на фиг. 2), а напряжение DC конденсатора, являющееся выходным напряжением генератора - треугольную (эпюра 2 на фиг, 2),

Высокая линейность напряжения Uc достигается за счет высокой стабильности тока, перезаряжающего конденсатор 2. Эта стабильность обеспечивается источником 4 тока. Его основным узлом является неинвертирующий двухвходовый сумматор 5. По отношению к общей шине напряжения на входах сумматора составляют соответственно Uc и 1)д (фиг. 3) а на его выходе - U 4Jc + Уд.

Таким образом, падение напряжения на резисторе 6, определяемое как разность потенциалов его выводов, т.е. U-Uc, в любой момент времени равно Уд. Благодаря этому ток через резистор 6 и конденсатор 2 в каждый полупериод выходного напряжения остается неизменным и равным ± Уд/Н. где R - сопротивление резистора 6.

При использовании предлагаемого генератора треугольного напряжения, например, в качестве генератора

VH

%

О

-и

-и

развертывающего напряжения для сканирования потенциала зонда, помещенного в плазму, можно существенно повысить точность снятия вольт-амперных характеристик и исследования их на гистерезис и, таким

образом, значительно увеличить качество диагностики плазмы при лабораторных и космических исследованиях.

Формула изобретения Генератор напряжения треугольной

формы, содержащий операционный усилитель, конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, резистивный делитель напряжения, включенный между выходом операционного усилителя и общей шиной, причем к выходу резистивного делителя напряжения подключен неинвертирующий вход операционного усилителя, и источник тока, включенный между выходом

и инвертирующим входом операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности и симметричности выходного напряжения, источник тока содержит неинвертирующий

двухвходовой сумматор, резистор и второй резистивный делитель напряжения, вход которого является первым входом источника тока, выход соединен с первым входом неинвертирующего двухвходового сумматора, второй вход которого является вторым входом источника тока, соединенным с выходной шиной и инвертирующим входом операционного усилителя, а выход соединен с первым выводом резистора, второй

вывод которого является выходом источника тока.

Фиг. 2

7 AU