Генератор пилообразного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K4/50 

Изобретение относится к импульсно технике и может применяться в устройствах промышленной автоматики, измерительной технике, телевидении и т.д. Известен генератор пилообразного напряжения с положительной обратной связью, содержащий источник питания, который подключен через первый второй контакты первого основного электронного ключа к первой обкладке основного разделительного конденсатора, один из выводов зарядного сопротивления подключен к первому выводу входа основного усилителя, первой обкладке зарядного конденсато ра и одному из контактов второго осн ного электронного ключа, на управляю щий вход которого подается сигнал запуска, вторые выводы входа и выхода основного усилителя зарядного конденсатора и второй контакт втоpdro основного электронного клюм.а подключены к общей точке. Кроме этого, в указанном генераторе пилообраз ного напряжения второй вывод зарядного сопротивления подключен к первой обкладке основного разделительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первому выводу выхода основного усилителяр}. Однако устройство обладает невозможностью обеспечения высокой линейности выходного напряжения при высоком быстродействии. Наиболее близким к предлагаемому является генератор пилообразного напряжения, содержащий источник питания, выход которого ерез первый резистор соединен с первым входом первого ключевого элемента, второй вход которого через второй резистор соединен с входом усилителя, входом разрядного ключевого элемента и потенциальной обкладкой первого конденсатора, выход первого ключевого элемента через второй конденсатор соединен с выходом второго

ключевого элемента, первый вход которого соединен с выходом разрядного ключевого элемента и общей шиной, а второй вход - с выходом усилителя и формирователь тактовых импульсов, вход которого подключен к входной шине, а выход - к входам ключевых элементов 2.

Недостатком генератора пилообразного напряжения является относительно невысокая линейность выходного напряжения и ограничение быстродействия устройства.

Цель изобретения - повышение линейности пилообразного напряжения при одновременном повьяиении быстродействия устройства.

Постйвленная цель достигается тем что в генератор пилообразного напряжения, содержащий источник питания, первый и второй ключевые элементы , выходы которых соединены через первый конденсатор, первый вход первого ключевого элемента соединен через резистор с первым входом первого усилителя и входом третьего ключевого .элемента, который через второй конденсатор подключен к общей шине, управляющий вход третьего ключевого элемента соединен с входной шиной, и формирователь тактовых импульсов, вход которого подключен к входной шине устройства, а выход соединен с управляющими входами первого и второго ключ-евых элементов, выход третьего ключевого элемента соединен с общей шиной, с вторым входом первого, усилителя и первым входом второго ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, введены четвертый и пятый ключевые элементы, второй усилитель, третий конденсатор, а формирователь тактовых импульсов выполнен с дополнительным выходом, причем выход источника питания соединен с вторыми входами первого и четвертого ключевых элементов, первые входы которых соединены между собой, выходы четвертог и пятого ключевых элементов соединены через третий конденсатор, вход третьего ключевого элемента соединен с первым входом второго усилителя, выход которого соединен с первым входом пятого ключевого элемента, второй вход которого соединен с вторым входом второго усилителя и общей шиной, а дополнительный выход

формирователя тактовых импульсов соединен с управляющими входами четвертого и пятого ключевых элементов.

На чертеже изображена структурная электрическая схема генератора пилообразного напряжения.

Генератор пилообразного напряжения содержит источник 1 питания, ключевые элементы 2-6, конденсаторы 7-9, усилители 10 и 11, резистор 12, формирователь 13 тактовых импульсов, входную шину И.

Генератор пилообразного напряжения работает следующим образом.

При поступленииимпульса запуска На входную шину Н ключевой элемент С размыкается,формирователь 13 тактовых импульсов формирует импульсы управления для ключевых элементов 2,3,5 и 6. В первом такте на выходах формирователя тактовых импульсов формируются противофазные сигналы, такие что ключевые элементы 5и 6 обеспечивают подключение конденсатора 9 параллельно источнику 1 питания, а ключевые элементы 2 и 3 обеспечивают соединение конденсатора 7 с времязадающей цепью, состоящей из резистора 12 и конденсатора 8. При подключении конденсатора 9 к источнику 1 питания осуществляется дозаряд конденсатора 9 до напряжения источника 1 питания, а коммутация ключевых элементов 2 и 3 обеспечивает образование в устройстве цепи положительной обратной связи, где роль источника питания выполняет конденсатор 7. Разряжаясь на данном такте, конденсатор обеспечивает формирование с помощью времязадающей цепи пилообразного напряжения, которое через усилитель 10 подается в той же фазе через конденсатор 7 на зарядную цепь, и тем самым образуется структура генератора пилообразного напряжения со Следящей связью. На выходе усилителя 11 также формируется напряжение, равное и совпадающее по фазе с напряжением на выходе усилителя 10.

На втором такте работы устройства формирователь 13 тактовых импульсов формирует на своих выходах комбинацию сигналов, противоположную по фазе сигналам, сформированным на предыдущем такте работы. Таким образом, ключевые элементы 2,3 и 5,6 перекоммутируются так, что конденсатор 9 отключается от источника 1 питания и подключается к времязадающей цепи, состоящей из резистора 12 и конденсатора 8 и выхода усилителя 11, тем самым образуется структура генератора со следящей связью. При этом конденсатор 9 заряженный до напряжения источника 1 питания, начинает разряжаться на времязадающую цепь и также, как в предыдущем такте, для второй половины устройства образуется компенсирующее напряжение на выходе усилителя 11, что обеспечивает постоянство зарядного тока конденсатора 8, т.е. процесс получения пилообразного напряжения не нарушается. Конденсатор 7. который на предыдущем такте отдавал свою энергию на образование зарядного тока во времязадающей (Цепи, отключается от выхода усилите1ля 10 и от резистора 12 и подключа1ется с помощью ключевых элементов 2 и 3 параллельно источнику 1 питания и дозаряжается до напряжения источника питания. Аналогично происходит работа устройства и при последующих тактах, ,

Использование устройства, состоящего из двух идентичных структур, каждая из которых в течение времени формирования выходного пилообразного напряжения работает либо в режиме формирования выходного напряжения, либо в режиме дозаряда разделительного конденсатора, позволяет уменьшить величину номиналов емкостей разделительных конденсаторов, что позволяет уменьшить время восстановления устройства, кроме того, обеспечение постоянного дозаряда разделительного конденсатора до напряжения питания повышает стабиль-, ность коэффициента передачи усилителя и тем самым повышает линейность выходного пилообразного напряжения.

Формула изобретения

Генератор пилообразного напряжения, содержащий источник питания, первый и второй ключевые элементы.

выходы которых соединены через первый конденсатор, первый вход первого ключевого элемента соединен мерез резистор с первым входом первого усилителя и входом третьего ключевого элемента, который через второй конденсатор подключен к общей шине, управляющий вход третьего ключевого элемента соединен с входной шиной, 0 и формирователь тактовых импульсов, вход которого подключен к входной шине устройства, а выход соединен с управляющими входами первого и второго ключевых элементов, выход третьего ключевого элемента соединен с общей шиной, с вторым входом перво го усилителя и первым входом второго ключевого- элемента, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности пилообразного напряжения и быстродействия устройства, в него введены четвертый и пятый ключевые элементы, второй усилитель, третий конденсатор, а формирователь тактовых импульсов выполнен с дополнительным выходом, причем выход источника питания соединен с вторыми входами первого и четвертого ключевых элементов, первые .входы которых соединены между собой, 1ВЫХОДЫ четвертого и пятого ключевых {элементов соединены через третий Iконденсатор, вход третьего ключевого элемента соединен с первым входом второго усилителя, выход которого соединен с первым входом пятого ключевого элемента, второй вход которого соединен с вторым входом второго усилителя и общей шиной, а дополнительный выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами четвертого и пятого ключевых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.1. Степаненко И.П.Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М., Энергия , 1977, с. 601-606.(,.

2.Авторское свидетельство СССР № 678655, мл, Н 03 К , 22.11,77

(прототип),