Формирователь однополярных импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в схемах автоматики, также в устройствах испытания полупроводниковых приборов.

По основному авт. св. 828388 известен форг«1ирователь однополярных импульсов, принцип работы которого основан на плановом изменении фазы управляющего сигнала тиристора,включенного в цепь источника синусоиДсшьного напряжения. Устройство содержит источник синусоидального напряжения, тиристоры, LC-контур, резистор, блок формирования отметок времени, состоящий из усилителя- ограничителя и дифференцирующей цепи, генератор коротких импульсов с частотой следования, превышающей частоту источника синусоидального напряжения, электронный ключ, источник питания, усилитель, регулируемой делитель частоты, блок запуска, состоящий из триггера с раздельным входом, схем совпадения, ждущих мультивибраторов, диодов-детекторов и пусковой кнопки 1.

Недостатком известного устройства является невозможность получения немодулированных импульсов пилообразного напряжения большой длительности с регулируемыми амплитудой, длительностью и частотой, в том чисс ле и одиночных импульсов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устро ства, а именно формирование однополярных импульсов немодулированного

10 пилообразного напряжения с регулируемыми частотой, длительностью и амплитудой, в том числе и одиночного импульса.

Поставленная цель достигается

15 тем, что в формирователь однополярных импульсов, содержащий источник синусоидального напряжения, тиристор, LC-контур, резистор, блок формирования отметок времени, соеди20ненные последовательно генератор коротких импульсов, электронный ключ и источник питания, усилитель, вход которого соединен с выходом регулируемого, делителя частоты, вход ко25торого подключен к выходу блока формирования отметок времени, дополнительно введены линия задержки, зашунтированная диодом, и замыкатель, причем линия задержки включена между

30 блоком формирования отметок времени я вторым входом блока запуска, зам катель подключен к первому выходу блока запуска, соединенном с управляющим входом электронного ключ и первому входу блока запуска, сое ,диненному с пусковой кнопкой, втор выход блока запуска, связанный с генератором, соединен со входом сброс делителя, третий выход б ка запуска соединен с выходом и третьим входом регулируемого делит ля. На чертеже приведена функциональная схема формирователя. Формирователь однополярных импульсов содержит источник 1 синусои дального напряжения, тиристоры 2 и -С-контур 4, резистор 5, блок 6 формирования отметок времени, соде жащий усилитель-ограничитель 7 и дифференцирующую цепь 8, генератор 9 коротких импульсов с .частотой следования, превышающей частоту ис точника 1, электронный ключ 10, источник 11 питания, усилитель 12, регулируемый делитель 13 частоты, выполненный с возможностью установ ления начального положения отсчета по сигналу на один вспомогательный вход (сброс) и установления положе ния, соответствующего появлению сигнала на выходе при поступлении первого же сигнала на основной вход после прихода импульса на второй вспомогательный вход, блок 14 запуска, имеющий управляющий выход, выход синхронизации и выход цепи з держанного сигнала и содержащий триггер с раздельным входом 15, элемента 16 и 17 совпадения, ждущи мультивибраторы 18 и 19, диоды-детекторы 20 и 21, причем диод 20 пропускает сигнал-отметку времени, соответствующий фазе 180°, диод 21 фазе О синусоидального напряжения, пусковую кнопку 22, импульсную линию 23 задержки, замыкатель 24. и диод 25. Подключение управляющего (первого) выхода блока 14 запуска к его же входу, связанному с пусковой кнопкой 22/ необходимо при фор иировании неограниченной последовательности пилообразных импульсов напряжения (замыкатель 24 в замкнутом положении). При поступлении сигнала, отключающего генератор 9, на ключ 10 от триггера 15, одновремен но поступает на вход блока 14 запус ка, связанный с пусковой кнопкой 22, и, проходя через мультивибратор 18, элемент совпадения 16, триггер 15, ключ 10, подключает генератор 9 к источнику 11, причем подключение происходит в тот же период синусоидального напряжения при совпадении во времени рассматриваемого сигнала с незадержанным сигналом «отметки времени, поступившим на второй вход элемента 16 совпадения от блока 6 через диоды 25 и 20. Одновременно с подключением генератора 9 к источнику 11 на вход синхронизации генератора 9 поступает импульс с синхронизирующего (второго) выхода блока 14 от элемента совпадения 16. При формировании одиночного пилообразного импульса замыкатель 24 разомкнут . Связь входа синхронизации генератора 9 с делителем 13 через вспомогательный вход сброс необходима для автоматической установки делителя 13 в начальное положение отсчета с началом формирования каждого пилообразного импульса. Подключение выхода регулируемого делителя 13 к блоку запуска 14 в цепь задержанного сигнала предназначено для отключения генератора 9 и от источника 11 в конце пилообразного импульса. При появлении сигнала на выходе делителя 13 усилитель 12 открывает тиристор 3, конденсатор IjC-контура 4 разряжается с формированием спада пилообразного импульса, и одновременно генератор 9 отключается сигналом, проходящим от делителя 13 через триггер 15 и ключ 10. Связь выхода цепи задержанного сигнала блока 14 со вторым вспомогательным входом делителя 13 необходима для формирования спада пилообразного импульса в отсутствие на входе усилителя 12, сигнала с Делителя 13, когда коэффициент деления выбран большим, т.е. больше числа периодов синусоидального напряжения в пилообразном импульсе, имеющем максимальную амплитуду. В этом случае управляющий сигнал на тиристор 3 проходит по цепи выход элемента совпадения 17 - делитель 13 - усилитель 12, когда сигнал от мультивибратора 19 совпадает по времени с сигналом генератора 9. Линия 23 задержки зашунтированная диодом 25 и включенная между блоками 6 и 14, предназначена для отключения генератора 9 и включения тиристора 3 (с применением вышеописанной связи), когда отклонение от прямой линии закона возрастания напряжения на выходе превысит заданный предел, например 10%. Подключение линии 23 задержки выполнено с исключением возможности прохождения задержанного сигнала на вход регулируемого делителя 13, причем шунтирующий диод 25 включен встречно с диодом 21, пропускающим отметку времени с блока 6, соответствующую фазе О синусоидального напряжения. Линия 23 задержки задает предельную длительность импульса пилообраэлбго напряжения при установленной частоте i-eiioparopa У. Но достижении пред эльноп длительности момент совпадения по времени за держанного сигнала с импульсом генератора 9, генератор 9 отключается по цепи элемент совпадения 17 - триггер 15 - ключ 10, а тиристор 3 включается по цепи блок 6 делитель 13 - усилитель 12, разряжа конденсатор LC-контура 4 и формиру спад пилообразного импульса. Соответствующая этому предельная длительность выходного импульса будет составлять Т(Т - 2Q) .где Т - период синусоидального напряжения;в - длительность задержки; дТ - разница периодов синусоидального напряжения и нап женин генератора 9. Предлагаемый формирователь отли чается от известного введением импульсной линии 23 задержки и допол нительными связями: управляющий выход блока 14 запуска включен на его вход,.связанный с пусковой кно кой; выход регулируемого делителя 13 подключен в цепь задержанного сигнала блока 14 3auy.cK.aj вход син ронизации генератора 9 соединен с вспомогательным входом Сброс делителя 13; выход цепи задержанного сигнала блока 14 включен на другой вспомогатедуьный вход делите ля 13. Указанные на чертеже блоки могу быть йыполнены аналогично блокам и вестного устройства с обязательным исполнением требований по длительностИ сигналов с мультивибраторов 18 и 19. В качестве импульсной задержки использовано стандартное ус ройство с длительностью задержки v 2,5 мс. Формирователь однополярных импульсов работает следующим Образом Для режима непрерывного формирований пилообразных импульсов замыкатель 24 замкнут, коэффициент деления делителя 13 произвольно ве лик, триггер 15 приведен в исходно состояние. При нажатии кнопки 22 сигнал, запускающий генератор 9, проходит по цепи мультивибратор 18 - элемент 16 совпадения - триггер 15 - ключ 10 при совпадении во времени на входах элемента 16 совпадения сигнала с мультивибрато 18 и незадержанного сигнала времен ной отметки, поступающего в элемент 16 совпадения через диоды 20 и 25 от блока 6, минуя импульсную держку 23. При подключении генерат ра 9 к источнику 11 ключом 10 генератор по входу синхронизации син хронизируется сигналом с элемента 16 совпадения,который ответвляется на вспомогательный вход делителя 13 и приводит его в начальное положение отсчета. Первый импульс на управление тиристором 2 проходит синхронно с незадержанным сигналом временной отметки (фаза 180 синусоидального напряжения), и напряжение на конденсаторе по-прежнему равно О, Сигнал на выходе делителя отсутствует при поступлении незадержанной отметки.времени, так как коэффициент деления велик Т - 2в Второй импульс генератора 9 приходит раньше на дТ, тиристор 2 включается и заряжает конденсатор до какого-то напряжения, а сигналы отметок времени остаются на входах элементов 16 и 17 совпадения и делителя 13. С последующими импульсами генератора 9 тиристор 2 заряжает конденсатор UC-контура 4 до большего напряжения, которое возрастает по мере приближения фазы генератора 9 к фазе О синусоидального напряжения. В момент совпадения во времени сигнала генератора 9 и сигнала задержанной отметки времени через линию 23 задержки, диод 21, на входах элемента 17 совпадения, он отключает генератор 9 от источника 11 сигналом с элемента 17 совпадения через триггер 15, ключ посылает импульс на другой вспомогательный вход делителя 13, после чего, когда неза-. держанный сигнал отметки времени с блока 6 поступает на вход делителя 13, на выходе регулируемого делителя появляется сигнал, включающий тиристор 3. Конденсатор LC-контура 4 разряжается, формируя спад пилообразного импульса. Одновременно с отключением генератора 9 сигнал с управляющего выхода блока 14 запуска поступает по замкнутой связи на вход блока 14, связанный с пусковой кнопкой 22 по цепи триггер 15 - размыкатель 24. В дальнейшем работа формирователя идет согласно вышеописанному с момента нажатия пусковой кнопки 22, вплоть до разрыва цепи обратной связи загллкателем 24. Одиночный пилообразный импульс формируется аналогично вышеописанному при разомкнутом замыкателе 24. Триггер 15 в исходном положении (генератор 9 отключен), коэффициент деления делителя 13 велик - формирование спада импульса идет по цепи Зёщержанного сигнала. При нажатии кнопки 22 включается генератор 9 через мультивибратор 18, элемент 16, триггер 15, ключ 10 при совпадении во времени на входе элемента 16 совпадденйя сигнала с выхода ждущего мультивибратора 18 и незадержанного сигнала отметки времени. Синхронизирующий импульс генератора 9 на ег входе ответвляется на регулируемый делитель 13 и приводит его в началь ное состояние отсчета (сброс). Импульсы, идущие от генератора 9, заряжают кондсгнсатор L-C-контура 4 до напряжения, возрастающего с кажд периодом синусоидального напряжения Тиристор 3 не включается, так как н выходе триггера 15 отсутствует сигн При совпадении во времени сигналов на входах элемента 17 совпадения, выходной сигнал ее ответвляется на второй вспомогательный вход делителя 13, и первый следующий за этим сигнал временной отметки запускает тиристор 3, после чего конденсатор разряжается, формируя спад пилооб.разного импульса. Поскольку обратна связь разорвана (замыкатель 24 разомкнут) следующий импульс пилообра ного напряжения формируется лишь после нажатия кнопки 22. В рассмотренном случае (коэффици ент делителя 13 велик) возможна регулировка длительности пилообразного напряжения посредством изменения частоты генератора 9 в диап зоне от 0,1 с до 1 мин при постоянной амплитуде импульса. Для регулировки амплитуды импульса при постоя ной длительности используется подключение выхода делителя 13 к блоку 14 запуска в цепь задержанного сигнала. В этом случае непрерывное формирование импульсов и формирование импульсов и формирование одиноч ного импульса пилообразной формы осуществляется при условии выбора коэффициента деления Т - 20 Работа формирователя аналогична вышеописанному до момента появления сигнала на выходе делителя 13 без совпадения сигналов в элементе 17 (на вход делителя 13 пришло от блока б К импульсов). При этом тиристор 3 включается импульсом с делите ля 13, а гененатор 9 отключается от источника 11 ключом 10 по сигналу, прошедшему с делителя 13 через триггер 15 и ключ 10. Прр замкнутом заликателе 24 генератор 9 снока включается сигналом по цепи мультивибратор 18 - элемент 16 совпадения - триггер 15 - ключ 10 при совпадении на входах элемента 16 совпадения сигнала от мультивибратора 18 и сигнала незадержанной отметку времени по цепи блок 6 - диоды 25 и 20 - элемент 16 совпадения. Снова делитель 13 переводится в начальное положение отсчета и генератор 9 синхронизируется по запуску и так до появления сигнала на выходе делителя 13 и формирования спада пилообразного импульса. Последующие импульсы формируются аналогично вплоть до разрыва обратной связи замыкателем 24. При разомкнутом замыкателе 24 после нажатия кнопки 22 формируется один пилообразный импульс. С уменьшением коэффициента депения К делителя 13 длительность пилообразного импульса уменьшается при постоянной частоте генератора 9. При постоянном коэффициенте деления К изменением частоты генератора 9 регулируется амплитуда пилообразного импульса при постоянной его длительности. В режиме непрерывного формирования импульсов частота пилообразных импульсов регулируется генератором 9 и делителем 13. Таким образом предлагаемый формирователь позволяет независимо регулировать длительность и амплитуду пилообразных импульсов, амплитуду и частоту, причем длительность регулируется плавно, в широком диапазоне (до 1 мин). Форму;ла изобретения Формирователь однопопярных импульсов по авт. св. № 828388, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, дополнительно введены линия задержки, зашунтированная диодом, и замыкатель, причем линия задержки включена между блоком формирования отметок времени и вторым входом блока запуска, заликатель подключен к первому выходу блока запуска, соединенному с управляющим входом электронного ключа, и первому входу блока запуска, соединенному с пусковой кнопкой, второй выход блока запуска, связанный с генератором, соединен с входом Сброс делителя, третий выход блока запуска соединен с.выходом и третьим входом регулируемого делителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 828388, кл. Н 03 К 5/01, 1979.