Генератор импульсов ступенчатой формы Советский патент 1981 года по МПК H03K4/02 

1

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использовано в качестве источника импульсов в устройствах промежуточного заполнения сигналов.

Известен генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, блок ключей, резистивную сетку, триггер, источники опорного найряжения tl

Недостатками этого устройства являются малый диапазон и низкая надежность работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу nejpBoro счетчика импульсов, выходы которого подключены ко входам блока ключей,.выходы которого через резистивную матрицу подключены к. инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, источник питания, выход которого соединен с питающими входами генератора тактовых импульсов, первого счетчика импульсов, первого делителя напряжения, первого операционного усилителя 2 .

Недостатком известного устройства является малый диапазон работы.

Цель изобретения - расширение диапазона работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов ступенчатой

10 формы, содержащий генератор тактовых импульсов, выход -которого подключен к входу первЬго счетчика импульсов, выходы которого подключены ко входам блока ключей, выходы которого через

15 резистивную матрицу подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, источник питания,

20 выход которого соединен с питающим входом генератора тактовых импульсов, первого счетчика импульсов, первого делителя напряжения, первого операционного усилителя, введены первый и

25 второй триггеры, элемент И, первый, второй ключи, второй и третий делители напряжения, блок сброса, второй счетчик импульсов, второй блок Ключей, вторая резистивная матрица, второй и третий операционные усилители и блок масштабирования, первый вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя/ второй вход к выходу второго операционного усилителя, а выход - к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу второго делителя напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу первого ключа вход которого через первый триггер соединен с тактовым выходом второго счетчика импульсов и входом блока сброса, выход которого подключен к первому входу второго триггера, второй вход подключен к выходу первого счетчика импульсов, и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера, выход - ко входу второго счетчика импульсов, выходы которого через соединенные последов тельно второй блок ключей и резисти ную .матрицу, подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу третьего делителя напряжения,вход которого через второй ключ соединен со вторым вых дом второго триггера,при этом источни питания подключен к питающим входам триггера, элемента И, второгс счетчика импульсов, третьего делителя н ряжения, блока сброса, первого триг гера, второго делителя напряжения, второго и третьего операционного ус лителя .: На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый счетчик 2импульсов, первый блок 3 ключей, первую резистивную сетку 4, первый операционный усилитель-5, первый делитель 6 напряжения, источник 7 питайия, триггер 8, элемент И 9, первый и второй ключ 10 и 11, второ и третий делители 12 и 13 напряжения, блок 14 сброса, вспомогательны триггер 15, второй счетчик 16 импул сов, второй блок 17 ключей, вторая резистивная сетка 18, второй и третий операционные усилители 19 и 20, блок 21 масштабирования. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии после включения питания до поступления первого импульса с генератора 1 все триггеры счетчиков 2 и 16, а также 8 и 15 устанавливаются в такое положение, что на их неинверсных входах выходной потенциал соответствует логическому нулю. При Э.ТОМ ключи в блоках 3и 17, а также ключ 10 оказываются закрытыми, а ключ 11 открыт потенциалом логическая единица с выхода триггера 8. Например,когда в счетчиках импульсов содержится по восемь триггеров, в блоках 3 и 17 содержится rto восемь ключей. , Через делитель 6 напряжения на вход первого операционного усилителя 5 подается напряжение например, +40 мВ, а через делитель 12 - напря жение того же знака,например+10, 2 В. Если первый ключ 10 замкнут, он зашунтирует делитель 12 напряжения, и напряжение на его выходе равно нулю. В исходном положении напряжение на выходе третьего делителя 13 напряжения и, следовательно, на неинверсном входе операционного усилителя 19 равно нулю. Если ключ 11 закрыт, на выходе делителя 13 напряжения получают напряжение, такое же, например, как и на выходе делителя 6, т.е. в данном случае +40 мВ. Так как все ключи в блоке 3 закрыты, коэффициент передачи усилителя 5 равен -единице, и на его выходе получаем напряжение +40 мВ. Это напряжение через блок 21 масштабирования, выполненньай, например, в делителя, соединенного с цепью обратной связи усилителя 20, поступает на инверсный вход усилителя 20. Для сигнала с выхода усилителя 5 устанавливают коэффициент передачи, равный 1:28, т.е. 1:256, в блоке 21 масштабировагния. Коэффициент же передачи усилителя 2, устанавливают равным единице. Ввиду этого в исходном состоянии выходное напряжение равно 10,2в - (10,2-0,156-10) В. После поступления первого импульса на вход счетчика 2 открывается первый ключ в блоке 3, первый резистор в сетке 4 подключается к общей шине, коэффициент передачи усилителя 5 становится равным двум, выходное напряжение усилителя 5 становится равным +80 мВ, а выходное напряжение генератора равно (10,2-0,312-10)В. После поступления второго импульса на вход счетчика 2 первый ключ в блоке 3 закрывается, а открывается второй ключ, второй резистор в сетке 4 подключается к общей шине, коэффициент передачи усилителя 5 становится равным трем, выходное напряжение усилителя 5+120 мВ, а генератора в целом (10,2-6,468-Ю } В. После поступления третьего импульса в блоке 3 открываются первый и второй ключи, к общей шине подключаются два резистора из сетки 4, коэффициент передачи усилителя 5 становится равным четырем, выходное напряжение усилителя 5+160 мВ, а генератора в целом (10,2 - 0,624-10)В. Таким образом, по мере поступления импульсов на вход основного счетчика 2 импульсов на выходе усилителя 20 формируется ступенчато-спадающее напряжение со ступенькой в 0,156 мВ. После прохождения двести пятьдесят пятого импульса выходное напряжение генератора равно (10,2-0,04 )В.Двес ти пятьдесят шестой импульс устанавливает код счетчика 2 из(11111111) в (00000000). Одновременно задним фронтом импульса с выхода последнего триггера 2 перебрасывается триггер 8 что на его инверсном выходе ус- танавливается потенциал логический нуль, а на неинверсном выходе - гическая единица.При этом второй ключ 11 закрывается, н1 неинверсный вход второго операционного усилителя 19 поступает напряжение с третьего делителя 13 напряжения. Это напряжение, равно 40 мВ. Так кАк после двести пятьдесят шестого импульса вс триггеры счетчиков 2 и 16 по неин;версному выходу находятся в состоя-НИИ логический нуль, все ключи в блоках 3 и 17 закрыты, коэффициенты передачи усилителей 5 и 19 оказываются равными единице, а напряжения н выходах этих усилителей расно 40 мВ. В блоке 21 масштабирования коэффициент пере;цачи для сигнала с выход51а ус лителя 19 устанавливается равным еди нице, поэтому выходное напряжение ге нератора после двести пятьдесят шестого импульса равно (10,2-0,04-0,15б ) В , т.е. еще на одну ступеньку меньше, чем-после двести пятьдесят пятого импульса. Далее цикл продолжается также, как описано выше, до поступления пятьсот одиннадцатого- им пульса. После поступления пятьсот. одиннадцатого импульса выходное напря жение генератора равно (10,2-0,08)В. 1ятьсот двенадцатый импульс устанавливает все триггеры в счетчике 2 в исходное состояние. При этом срабатывает первый триггер в счетчике 1 он замыкает первый ключ в блоке 17 ключей, этот ключ замыкает на общую, шину устройства первый резистор в се ке 18, благодаря чему коэффициент пе редачи усилителя 19 становится равным двум, напряжение на выходе усилителя 19 равно +80 мВ, а на выходе генерато ра равно (10,2-0,08-0,0156-10-)В, т.е. после очередного импульса выход ное напряжение генератора уменьшается еще на одну ступеньку. Дредлагаемый цикл повторяется до ;Тех пор, пока все триггеры в счетчиках 2 и 16 не установятся в состоянии логическая единица на неинверсном выходе. При этом напряжение на выхо,де генератора равно нулю. Следующим импульсом триггеры счетчиков 2 и 16 устанавливаются в исходное состоя ние, задним фронтом импульса с выхода последнего триггера счетчика 16 запускается по счетному входу вспомогательный триггер 15, который открывает первый ключ 10, что , автоматически выключает напряжение на выходе второго делителя 22 напряжения и на неинверсном входе усилителя 20. Однов ременно через блок 14 сброса подается импульс сброса на вход триггера 8, т.е. триггер 8 также устанавливается в исходное положение. В данном случае выходное напряжение генератора равно -О,156-10- В, т.е. уменьшается еще на одну ступеньку. При поступлении следующих импульсов на вход счетчика 2 генератор работает так же, как описано, .за исключением того, что на неинверсный вход усилителя 20 не поступает напряжение +10,2в. При этом генератор вырабатывает ступенчато возрастающее напряжение отрицательного знака. После того, как вновь все триггеры счетчиков 2 и 16 установятся в состояние логическая единица, выходное напряжение генератора равно -10,2 В. Следующим импульсом все триггеры счетчиков 2 и 16, а также триггеры 8 и 15 устанавливаются в исходное состояние, к неинверсному входу усилителя 20 подключается напряжение +10,2 В, происходит резкий переброс выходного напряжения генератора от горизонтальных до положительных значений, и -цикл многократно повторяется. Формула изобретения Генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены ко входам блока ключей, выходы которого через резистивную матрицу подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирукхций вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, источника питания, выход которого соединен с питающим входом генератора тактовых импульсов, первого счетчика импульсов, первого делителя напряжения, первого операционного усилителя, отличающийся тем, что,с Целью расширения диапазона работы,в него введены первый и второй триггеры, элемент И, первый и второй ключи, второй и третий делители напряжения, блок сброса, второй счетчик импульсов, второй блок ключей, вторая резистивная матрица, второй и третий операционные усилители и блок масштабирования, первый вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, второй вход - к , выходу второго операционного усилителя, а выход - к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, неинвертиругаций вход которого подключен к выходу второго делителя напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу первого ключа,, вход которого через первый триггер соединен с тактовым выходом второго счетчика импульсов и входом блока сброса, выход которого подключен к первому входу второго триггера, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика импульсов и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера, выход - ко входу второго счетчика импульсов, выходы которого через соединенные последовательно второй блок ключей и резистивную матрицу подключены к инвертирующему входу второгс операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу третьего делителя напряжения, вход которого через второй ключ соединен

со вторым выходом второго триггера, при этом источник питания подключен к питающим входам триггера, элемента И, второго счетчика импульсов, третье го делителя напряжения, блока сброса, первого триггера, второго делителя напряжения, второго и третьего операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 538480, кл.чН 03 К 4/02, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 2. Кофлрн и др. Операционные усилители и линейные интегральные схемы; М., Мир, 1979, с. 353.