Генератор пилообразного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H03K4/50 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве генератора пилообразного напряжения с возможностью задания постоянной составляющей выходного напряжения.

Известны генераторы пилообразного напряжения, содержащи е интегратор и триггер Шмитта, входы и выходы которых замкнуты друг на друга. В известных устройствах отсутствует возможность задания по- стоянной составляющей выходного напряжения.

Наиболее близок к предлагаемому техническому решению генератор пилообразного напряжения, содержащий интегратор на операционном усилителе, выход которого соединен с выходной шиной, триггер Шмитта. прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым управляющими входами формирователя

биполярного тока, выход которого соединен с входом интегратора,

В известном устройстве имеется возможность регулировки постоянной составляющей выходного пилообразного напряжения, однако при необходимости ее регулировки в широком диапазоне необходима регулировка напряжений двух источников опорного напряжения триггера Шмитта.

Целью изобретения является повышение точности при одновременном упрощении задания постоянной составляющей выходного напряжения.

Цель достигается тем, что в известный генератор пилообразного напряжения введен интегратор с суммированием, первый вход которого соединен с выходом ингетра тора, выход - с входом триггера Шмитта, а

сл

00 00

сл

второй вход - с шиной задания постоянной составляющей выходного напряжения.

Вновь введенный интегратор с суммированием выполнен на операционном усилителе с конденсатором в обратной связи и резистор, первый вывод которого соединен с вторым входом интегратора с суммированием, а второй вывод - с инвертирующим входом операционного усилителя, выход и неинвертирующий вход которого соединены соответственно с выходом и первым входом интегратора с суммированием.

В устройстве триггер Шмитта выполнен на первом и втором компараторе и RS-триг- гере. прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выход ам1 триггера Шмитта, а входы установки S и R - с выходами первого и второго компараторов, неинвертирующий и инвертирующий входы которыхобъединены и соединены с входом триггера Шмитта, инвертирующий вход второго компаратора соединен с общей шиной, а неинвертирующий вход первого компаратора - с шиной опорного напряжения.

Функциональная схема предложенного генератора пилообразного напряжения представлена на фиг. 1.

Устройство содержит интегратор на конденсаторе 1 и операционном усилителе 2, формирователь импульсов биполярного тока, включающий источники 3 и 4 положительного и отрицательного эталонных напряжений, источник корректирующего напряжения 5, резисторы 6-8, первый и второй ключи 9 и 10, триггер 11 Шмитта. включающий первый и второй компараторы 12 и 13, первую и вторую шины 14 и 15 для подключения опорных напряжений, RS-триггер 16, и вновь введенный интегратор 17 с суммированием и источник 18 управляющего напряжения.

Интегратор 17 с суммированием выполнен на конденсаторе 19, операционном усилителе 20 и резисторе 21.

Вход триггера Шмитта образован инвертирующим входом первого компаратора 18 и неинвертирующим входом второго компаратора 13. Неинвертирующий вход первого компаратора 12 подключен к первой шине 14 положительного опорного напряжения. Инвертирующий вход второго компаратора 13 подключен к другой шине 15 опорного напряжения, например с потенциалом, равным нулю. В общем случае шины опорного напряжения 14 и 15 могут быть подключены к любым двум разным потенциалам, причем их разница будет определять размах пилообразного напряжения. Выходы первого 12 и второго 13 компараторов

подключены соответственно к инверсным S и R-входам триггера 16. Прямым и инверсный выходы триггера 16 образуют соответственно прямой и инверсный выходы триггера 11 Шмитта и подключены к первому и второму управляющим входам формирователя импульсов биполярного тока, образованных управляющими входами второго 10 и первого 9 ключей соответственно. 0 На фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства, где:

а - выходное напряжение устройства с выхода операционного усилителя 2 при управляющем напряжении источника 18, рав- 5 ном нулю;

б - выходное напряжение устройства при управляющем напряжении источника 18, отличном от нуля:

в - выходное напряжение интегратора с 0 суммированием 17:

г - импульсы на выходе первого компаратора 12;

д - импульсы на выходе второго компаратора 13;

5 е - импульсы на прямом выходе триггера 16.

Введенный интегратор с суммированием 1.7 имеет коэффициент передачи:

К(р) (1 + 1/р-С R),

0 где С и R - параметры конденсатора 19 и резистора 21.

Постоянная времени интегрирования узла 17 выбирается из условия

R С Т,

5 где Т - период колебаний пилообразного напряжения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При установке триггера 16 в состояние 0 лог. О происходит включение ключа 1 и выключение ключа 9 формирователя импульсов биполярного тока и на выходе интегратора происходит формирование нарастающего напряжения. При отсутствии 5 узла 17 при достижении выходного напряжения интегратора порог срабатывания первого компаратора, определяемого потенциалом шины 14, триггер 16 по импульсу с выхода компаратора 12 на его устаиовоч- 0 ный S-вход перейдет в состояние лог. Г. При этом происходит включение ключа 9 и выключение ключа 10, а на выходе интегратора - формирование убывающего напряжения. Форма пилообразного напряжения на 5 выходе интегратора будет иметь вид фиг.2 в с постоянным смещением относительно нуля, определяемым опорными потенциалами на шинах 14 и 15. При подключении в устройство узла 17 имеющееся на выходе интегратора постоянное смещение пилообразного напряжения будет измерено и выделено на выводах конденсатора 19 в виде

дополнительного постоянного опорного напряжения, приложенного к входу триг- гера Шмитта 11. При этом произойдет компенсация постоянный составляющей выходного напряжения интегратора. Например, при напряжении источника 18 равном нулю постоянное смещение на выходе интегратора также будет равно нулю. Появление управляющего напряжения источника 18 приведет к аналогичному постоянному смещению выходного пилообразного напряжения интегратора как по величине, так и по знаку независимо от опорных напряжений на шинах 14 и 15.

Таким образом, вновь использованный интегратор непрерывно чувствует наличие постоянной составляющей выходного пило- образного напряжения интегратора .отличной от постоянного напряжения управляющего источника 18, и автоматически сводит это отличие к нулю путем выработки постоянного корректирующего напряжения на выводах конденсатора 19. прикладываемого через выходное напряжение узла 17 к входам компараторов в качестве дополнительного опорного напряжения.

Аналогичными свойствами обладает ус- тройство на фиг. 3. В нем дополнительно размах пилообразного выходного напряжения определяется отношением сопротивлений первого и второго резисторов 21 и 22 и алгебраической разностью напряжений ис- точников 14 и 15. а постоянная составляющая выходного напряжения - напряжением источника 18.

Формула изобретения

1. Генератор пилообразного напряже- ния, содержащий интегратор на операционном усилителе, выход которого соединен с выходной шиной, триггер Шмипа, прямой и инверсный выходы которого соединены с первым и вторым управляющими входами формирователя биполярного тока, выход которого соединен с входом интегратора, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности при одновременном упрощении задания постоянной составляющей выходного напряжения, в него еведеи интегратор с суммированием, первый вход которого соединен с выходом интегратора, выход-с входом триггера Шмитта, а второй вход - с шиной задания постоянной составляющей выходного напряжения.

2.Генератор по п.1,отличающийся тем, что, с целью регулировки амплитуды пилообразного напряжения интегратор с суммированием выполнен инвертирующим и содержит операционный усилитель с конденсатором и последовательно соединенным первым резистором в обратной связи и второй резистор, первый вывод которого соединен с первым входом интегратора с суммированием, второй вывод - с инвертирующим входом операционного усилителя, выход и неинвертирующий вход которого соединены соответственно с выходом и вторым входом интегратора с суммированием.

3.Генератор по п. 1,отличающийся тем, что интеграторе суммированием содержит операционный усилитель с конденсатором в обратной связи и резистор, первый вывод которого соединен с первым входом интегратора с суммированием, а второй вывод - с инвертирующим входом операционного усилителя, выход и неинвертирующий вход которого соединены соответственно с выходом и вторым входом интегратора с суммированием.

4.Генераторпоп.1.отлича ющийся тем, что триггер Шмитта содержит первый и второй компараторы и RS-триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выхо- дами триггера Шмитта, а входы установки 1 и О S и R - с выходами первого и второго компараторов, неинвертирующий и инвертирующий входы которых объединены и соединены с входом триггера Шмиттз, инвертирующий вход первого компаратора соединен с общей шиной, а неинвертирующий вход второго компаратора - с шиной опорного напряжения.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности при одновременном упрощении задания постоянной составляющей выходного пилообразного напряжения. Устройство содержит интегратор с конденсатором 1 в обратной связи ОУ 2, формирователь биполярного тока, содержащий источники 3-5 напряжений, резисторы 6-8, ключи 9 и 10, триггер 11 Шмитта, содержащий компараторы 12 и 13. источник 14 напряжения, общую шину 15 и RS-триг- гер 16, суммирующий интегратор 17, содержащий конденсатор 19. ОУ 20 и резистор 21 и шину 18 задания постоянной составляющей, 3 ил.

Ustrx

Фиг. 2

«to 3

.J

ей«X

CJ

s