Формирователь прямоугольных импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство может быть использовано для калибровок вольтметров по амплитудным, действу- j квдим и средним значениям, измеряемых, напряжений .

Известны формирователи импульсов, приме1 яемые для калибровок вольтметров, во встроенных поверочных |Q устройствах, в которых применяются источники прямоугольного напряжения с импульсамиП-образной формы (напряжение меандра), так как при П-образной форме все три значения напря-. жения: амплитудное, действующее и среднее равны В таких формирователях прямоугольного напряжения преобразование постоянного напряжения в напряжение меандра осуществля- -Q ется с помощью транзисторной ключевой схемы.

Недостатком таких формирователей является низкая точность калибровки уровня выходного напряжения при из- 25 ранении нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является формирователь прямоугольных импульсов, содержащий задающий генератор,триггер, счетный вход которого соединен с выходом заданвдего генератора,резистор нагрузки и два канала усиления, в каждый из которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы - соединены с электронными ключами, входы которых подключены к выходу триггера 2.

Недостатками этого формирователя являются пониженная точность калибровки уровня выходного напряжения при изкюнении нагрузки и малый коэффициент использования напряжения источника питания.

Цель изобретения - повышение точности калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки.

Цель достигается тем, что в формирователе прямоугольных импульсов, содержащем задающий генератор, триггер, счетный вход которого соединен с выходом задакяцего генератора, ре.зистор нагрузки и два канала усиления, в каждый иэ которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источНИКОВ питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы соединены с электронными ключами , входы которых подключены к выходу триггера, в каждый канал усиления введены повторитель напряжения на операционном усилителе и дополнительный электронный ключ, вход которого соединен с выходом триггера, при этом выходы операционных усилителей и их инвертирующие входы соединены с общей шиной, общие выводы операционных усилителей подключены к выходам основных электронных ключей, .а неинвертирующие входы через дополнительные электронные ключи-- к источникам питания.

Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже.

Формирователь прямоугольных импульсов содержит задающий генератор

I,триггер 2, электронные ключи 3-6, эмиттерные повторители напряжения 7, 8 с общими выводами 9 и 10 соответственно, источники питания 11 и 12 и резистор нагрузки 13,

Работает формирователь прямоугольных импульсов следующим образом.

Импульсы задающего генератора 1 после дифференцирования используются для запуска триггера 2, работающего в счетном режиме, что позволяет получить скважность управляющих импульсо для схемы, равной двум. Перепады напряжения на выходе триггера используются для запуска ключев.ой схемы.

Пусть в исходныймомент времени включены электронные ключи 3 и 4, а электронные ключи 5 и 6 выключены. Тогда ток в левом контуре протекает от положительного вывода источника питания 11 через резистор нагрузки 13, далее через выходное сопротивление эмиттерного повторителя 7 напряжения, его общий вывод 9 и через основной электронный ключ 4 к отрицатель 1ому полюсу источника питания

II,На резисторе нагрузки формируется положительный уровень напряжения.

В начале следующего полупериода включаются электронные ключи 5 и 6. Одновременно выключаются электронные ключи 3 и 4. Ток в правом контуре протекает от положительного полюса источника питания 12-через электронный ключ 5, далее через общий вывод 10 и выходное сопротивление эмиттерного повторителя 8, по общей шинэ земля к резистору нагрузки 13, к отрицательному полюсу источника питания 12. На резисторе нагрузки формируется отрицательный импульс напряжения. Таким образом, в течение периода на выходе устройства формируется напряжение меандра.

Таким образом, новые схемные отличия позволяют существенно повысить точность калибровки уровня выходного напряжения при вариации сопротивления резистора нагрузки. Физическидостижение этого положительного эффекта объясняется резким уменьшением эквивалентных сопротивлений транзисторных ключей ключевой схемы, из-за того, что при включенных электронных ключах 4 и 3 источник питания 11 резистор нагрузки 13, электронный ключ 4, повторитель напряжения 7 образуют замкнутый электрический контур. В этом контуре ток от положительного полюса источника питания 11 протекает через резистор нагрузки, через выходное сопротивление повторителя напряжения 7, его общий вы- вод 9, основной электронный ключ 4 к отрицательному полюсу источника питания 11. В этом случае на резисторе нагрузки формируется положительный импульс напряжения. Через электронный ключ 3 протекает лишь входной ток повторителя напряжения, который практически несоизмерим с током протекающим,через основной электронный ключ 4. Другими словами, электронный ключ 3 работает без токовой нагрузки, т.е. на холостом ходу. Его остаточное напряжение во включенном состоянии практически не зависит от тока., протекающего через основной электронный ключ 4. В то же время остаточное напряжение основного электронного ключа 4, поступая на вход повторителя напряжения 7, инвертируется, т,е, поворачивается на 180°, вычитаясь. Если коэффициент передачи повторителя напряже ия 7близок к единице, то падение напряжения на ключе 4 практически равно падению напряжения на выходном сопротивлении R повторителя напряжения 7. Следовательно, величина тока в этом электрическом контуре зависит практически лишь от значения напряжения источника питания 11 и величины сопротивления резистора нагрузки. Ток в этом электрическом контуре практически не зависит от сопротивления ключа 4. Это и позволя;эт уменьшить выходное сопротивление формирователя прямоугольных импульсов, а значит, повысить точность калибровки выходного уровня при вариации сопротивления резистора нагрузки

Повышение -коэффициента использования напряжения источника питания ключевой схемы устройства, т.е. источников питания 11 и 12, достигается исключением падения напряжения на сопротивлениях основных электронных ключей 4 и 5.

В качестве Повторителей напряжения 7,8 целесообразно использовать микросхемы операционных усилителей, так как остаточные напряжения транзисторных ключе- обычно не превышают 1В, а динамический дгапазон напряжений микросхем операционных усилителей не менее 2-: в.