Управляемый генератор импульсов Советский патент 1992 года по МПК H03K3/23 H03K3/28 

а

Использование: в импульсной технике для формирования импульсов, преобразования аналогового напряжения в частоту, в генерирующих нуль-органах. Сущность изобретения: генератор содержит операционный усилитель 5, резисторы 1-4, конденсатор 6, транзисторный ключ 7. За счет подключения неинвертирующего выхода операционного усилителя через выход транзисторного ключа 7 к общей шине устройства и конденсатора б - между общей шиной и точкой соединения резисторов 1 и 4. включенных4 в цепь ООС операционного усилителя 5, коэффициент заполнения выходных импульсов генератора постоянен и равен 0,5, при этом он не зависит от величины входного сигнала. 1 ил.

N

ел

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов преобразования аналогового напряжения в частоту, в генерирующих нуль-органах.

Цель изобретения - улучшение симметричности §ыхбдных импульсов путем обеспечения равного 0,5 коэффициента заполнения.

На чертеже показана схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит первый 1, второй 2. третий 3 и четвертый 4 резисторы, операционный усилитель 5, конденсатор 6. неинвер- тирующнй транзисторный ключ 7, содержащий транзистор 8, резисторы 9 и 10, диод 11. Ключ 7 может быть 8ыпблнен и на полевом транзисторе.

Генератор импульсов работает следующим образом

При положительном максимальном напряжении на выходной шине ключ 7 заперт, конденсатор 6 перезаряжается в положительном направлении через резистор 4 При данном рассмотрении будем считать R1 R4 для упрощения, чтобы пренебречь влиянием резистора 1 на процессы перезаряда конденсатора 6,

Входное напряжение подается на оба входа операционного усилителя 5. До тех пор, пока напряжение на конденсаторе б меньше входного, инвертирующий вход операционного усилителя 5 более отрицателен, чем неинвертирующий, состояние выхода генератора устойчиво. В момент, когда напряжение на конденсаторе 6 становится равным и несколько большим (на пренебрежимо малую величину) происходит переключение выхода с максимально положительного на максимально отрицательное значение. Ключ 7 открывается, подключив неинвертирующий вход операционного усилителя 5 к общей шине. Падение напряжения на эмиттерно-коллек- торном переходе транзисторного ключа 7 близко к нулю (доли или единицы милливольт). Лучшие результаты в этом отношении дает применение полевого транзистора. Конденсатор б перезаряжается в отрицательном направлении. Каскад усиления в эуом случае фактически работает как инвертирующий с резистором 3 на входе и резистором 1 в цепи ООС Состояние выхода и на этот раз устойчивое Для симметричности принимают R1 « R3 В момент, когда напряжение на конденсаторе б становится отрицательным по знаку и равным по модулю входному напряжению UBX и несколько превышает его (по модулю), происходит переключение генератора в состояние положительного выхода. Далее цикл повторяется. При R1 R3 первое переключение выхода операционного усилителя 5

происходит при Ue UBx- а второе при Ue - -UBX. где Ue - напряжение на конденсаторе 6.

На выходной шине генератора формируются прямоугольные импульсы с коэффициентом заполнения (скважностью), равным 0,5, Рассчитывают далее коэффициент преобразования генератора, являющегося преобразователем напряжение-частота. Для упрощения считают

UBX ливыхм. Это позволяет считать линейным заряд конденсатора б, аналогичным происходящему в интеграторе. Это позволит считать RC-цепь пассивным интегратором. Выход операционного усилителя 5

мбжнй соединить .с RC-цепью (4,6) через простейший двуполярный параметрический стабилизатор на резисторе и прецизионном двуханодном стабилитроне, например ; КС170А. В данном случае считают строго

симметричными уровни выходного напряжения операционного усилителя 5 равными UM. За период выходных импульсов конденсатор б должен перезарядиться на величину 2Uux. Можно записать следующее равенство для приращения напряжения Ue:

диь

lAt сб

0)

где I - ток заряда конденсатора, равный

Urn,

R4

At- время заряда.

Приняв Ue 2Uax. At 0.5T, где Т - период выходных импульсов, получают

Т 4 R 4 сб - UBX

Urn

Ю

Из выражения (2) видно, что генератор формирует пропорциональную зависимость входное напряжение - период, при этом коэффициент пропорциональности равен:

4R4.c6.4--4r4-% UmUm

где г - постоянная времени RC-цепи.

На основании выражения (2) можно за- писать выражение для частоты в виде

f -i-0,25. Un,-.(3)

Зависимость (3) является обратной. Коэффициент преобразования

К 0.25Um 4.

(4)

Как видно из формулы (4), коэффициент преобразования генератора зависит как от постоянной времени г, так и от максимальных уровней на выходе операционного усилителя (ОУ) S. Стабильность постоянной времени достигается выбором соответствующих типов резистора 4 и конденсатора 6, что достигается несложно. Стабильность UM достигается или включением ключевых элементов на выходе ОУ 5, исключающих не донасыщение ОУ или же введением параметрического симметрического прецизионного ограничителя.

Таким образом, в предлагаемом генераторе импульсов коэффициент заполнения (или обратная ему величина - скважность) постоянен и равен 0,5. при этом он не зависит бт величины входного сигнала.

Формул а изобретени я Управляемый генератор импульсов, содержащий операционный усилитель, выход которого соединен с выходной шиной устрбйства и с управляющим входом транзисторного ключа, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с одним из выводов первого резистора, неинвертирующий вход Через второй резистор

соединен с входной шиной устройства, соединенной с одним из выводов третьего резистора, четвертый резистор и конденсатор, отличающийся тем. что. с целью улучшения симметричности выходных импуяьсов, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через выход транзисторного ключа с общей шиной устройства, другой вывод третьего резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя,

другой вывод первого резистора через четвертый резистор соединен с выходом операционного усилителя и через конденсатор - с общей шиной устройства, при этом транзисторный ключ выполнен неинвертирующим.