Генератор напряжения ступенчатой формы Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

{54) ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен Генератор напряжения ступенчатой формы, содержащий выходной МОП-транзистор, первый и бторой биполярные транзисторы, неоновую разрядную трубку, ключ, резисторы и конденсаторы Недостатки известного генератора - экспоненциальный характер нарастания фронтов ступеней и сложность регулировки длительности и высоты ступеней. Наиболее близким к изобретению тех ническим решением является генератор напряже1 ия ступенчатой формы, содерзка пшй блок генерации прямоугольных импульсов, входной коммутатор, первый и второй интеграторы, входы которых соединены с соответствующими выходами &ХОДНОГО коммутатора, выходной коммутатор, выход которого является выходом формирователя, а первый и второй инфор мационные входы соединены с выходами соответствующих интеграторов 2 . Недостатком этого генератора является наличие погрещности, обусловленной несинхронностью запуска генератора по отнощенвю к фронтам импульсов, генерируемых блоком генерации прямоугольных импульсов. Цель изобретения - повьпиенне точности за счет исключения этой погрешности. Поставленная цель достигается тем, что генератор напряжения ступенчатой формы, содержащий блок генерации прямоугольных импульсов, входной коммутатор, первый и второй интеграторы, входы которых соединены с соответствующими выходами входного коммутатора, выходной коммутатор, выход которого является выходом генератора, а первый и второй информационные входы соединены с выходами соответствующих интеграторов, соде1эжит блок дифференцирования, выпрямительный диод, сдвоенный ключ, реле с двумя замьпсающими контактами, а входной коммутатор вьшолнен на двух коммутирующих диодах и инверторе, включенном между анодом первого коммутирующего диода и входом первого интегратора, вход второго интегратора соединен с катодом второго коммутирующего диода, анод которого соединен с катодом первого коммутирующего диода и через первый замыкающ контакт реле с выходом блока генерации прямоугольных импульсов, выход блока генерации прямоугольных импульсов через блок дифференцирования соединен с анодом выпрямительного диода, катод котрого соединен с первым подвижным контактом сдвоенного ключа, второй подвижный контакт сдвоенного ключа соединен с шиной положительного напряжения, первый вьшод обмотки реле соединен с шиной нулевого потенциала, первый неподвижный контакт. сдвоенного ключа соединей Со вторым выводом обмотки реле непосредственно, а второй неподвижный контакт - через второй замьжающий контакт реле, управляющий вход выходного коммутатора соединен с катодом первого коммутирующег диода. На фиг. 1 приведена структурная схема генератора. на фиг. 2 - временные ди-эграммы, поясняющие его работу. Генератор напряжения Ступенчатой фор мы содержит блок генерации прямоугольных импульсов 1, входной коммутатор 2, выплоненный на первом 3 и втором 4 ком мутирующих диодах и инверторе 5, выходной коммутатор 6, первый 7 и второй 8 интеграторы, сдвоенный ключ 9, блок дифференцирования 1О, вьшрямитеяь ный диод 11, реле 12 с первым 13 и вторым 14 замьпсающими контактами. Генератор работает следующим образом. Блок генерации прямоугольных импуль сов 1 вырабатывает импульсы с амплитудой А и периодом Т (фиг. 2а), которые дифференцируются дифференцирующим блоком 1О. Напряжение после дифференцирования показано на фиг. 26. Диод 11 пропускает импульсы только положительной полярности (фиг. 2в). После включения ключа 9 от очередного импульса положительной полярности срабатывает реле 12, обеспечивая замыкание своих KOHTaif TOB 13 и 14. Контакт 14 осуществляет самоблокировку реле 12, а через контакт 13 прямоугольные импульсы с выхода блока 1 (фиг. 2а) поступаю на входной коммутатор 2. Так обеспечивается запуск генератора от переднего фронта положительного полупериода выходного сигнала блока 1. Цепь генератора, содержащая последовательно соединенные диод 4 и интегратор 8, работает при положительных полупериодах входного напряжения, а цепь, содержащая диод 3, инвертор 5 и интегратор 7, работает при отрицательных полупериодах входного напряжения. Благодаря инвертору 5 полярность сигналов, поступающих на вход интеграторов 7 и 8, одинакова. Напряжения на выходе каждого из интеграторов изменяются за полпериода входного сигнала по известному закону , UKAldt KAil VKAU tA i-tV где - коэффициент передачи интегратора; - время начала i -ого полупериода;, .j-ъремя окончания (- + 1)-ого полупериода. Так какЬ 1-(фиг. 2а), где Т пт 5.. период входного прямоугольного периодического напряжения, то UrKA Ь(1) Необходимо, запоппериода BXOI кого сигнала на выходе интегратора формировалось напряжение Ur2uUBb,x,(2) где &UgbM высота ступени выходного напряжения (фиг. 2е). Учитывая (1), получаемU .KAiНа интеграторе 8 задается напряженке начальных условий которое должно быть paBHoU 4j;U Учитывая (2), Получаем Уц --AUebtx . . За время работы устройства от TO до (фиг. 2а) напряжение на выходе ин тегратора 8 (фиг. 2г) равио о,1СА 1 V Bb - Vx- VxТак как интегратор 8 работает только при положительных импульсах иа его входе, то напряжение на его выходе в статическом состоянии принимает значения Злимых. Д- (фиг- 2г). Напряжение на выколе иитегратора 7 в статическом состоя1кии принимает значения 2ШвьП( t 4ли5ых« бЫХ Д(фиг. 2д). Указанные напряжения с выходов интеграторов i, 7 и 8 подаются на входы выходного коммутатора 6. На управляющий вход коммутатора 6 подается прямоугольное периодическое напряжение с выхода блока 1. В течение каждого попупериода этого напряжения выходной коммутатор 6 подключает к вы- ходу генератора тот интегратор 7 или 8, который в данное время находится в статическом состоянии. Поскольку коммутатор 6 переключается с частотой входного сигнала то напряжение на выходе генератора принимает значения А ВЫХ - JBHX да.и число полупериодов изменения входного сигнала. Так как коммутатор 6 подключает интеграторы 7 или 8 к выходу гене ратора скачком в моменты окончания ди- вамнческого процесса в каждом из интег торов 7 или 8, на выходе генератора фор мируется ступенчатое напряжение с круты фронтом ступеней (фиг. 2е). Высота ступеней выходного сигнала генератора может регулироваться измене нием амплитуды напряжеивя Ugx I менеиием к(ффициентов передачи интегра торов 7 и 8. Длительность ступеней может регулироваться изменением частоты напряжения Ug при одновременном пропорциональном изменении: амолнгуоы этог напряжения с установкой новьЬс начальны условий на интеграторе 8. Предлагаемый генератор напряжения ступенчатой формы имеет более высокую точность, чем известный генератор, поскольку в нем исключена погреишость, обусловленная несинхронностью запуска генератора по отношеншо к ф юнтам импуль сов, вырабатываемых блоком генерации 1)рямоугольных импульсов. Формула изобретения Генератор напряжения ступенчатой формы, содержащий блок генерации прямоугольных импульсов, входной коммугатордПервый и второй интеграторы, вхооы Которых соединены с соответствующими выходами входного коммутатора, выходной коммутатор, выход которого являет ся выходом генератора, а первый и второй информационные входы соединены с выходами соответствующих интеграторов, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности, он содержит блок дифференцирования, выпрямительный диод, сдвоенный ключ, реле с двумя замыкающими контактами, а входной коммутатор выполнен на двух коммутирую- . щих диодах и инверторе, включенном между анодом первого коммутирующего диода и входом первого интегратора , вход второго интегратора соединен с катодом второго коммутирующего диода, анод которого соединен с катодом первого коммутирующего диода и через первый замыкающий контакт реле с выходом блока генерации прямоугольных импульсов, выход блока генерации прямоугольных импульсов через блок дифференцирования соедийен с анодом выпрямительного диода, катод которого соединен с первым подвиж)яым контактом сдвоенного клюгча, второй подвижный контакт сдвоенного ключа соединен с шиной положительного напряжения, первый вывод обмотки реле соединен с щиной нулевого потенциала, первый неподвижный контакт сдвоенного ключа соединен со вторым выводом обмотки реле непосредственно, а второй неподвижный контакт - через второй замыкающий контакт реле, управляющий вход выходного коммутатор соединен с катодом первого коммутирующего диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 53-29426, кл. GO6Q 7/12, опублик. 1978. 2.Тетельбаук И. М., Шнейдер Ю. Р. 4ОО схем для АВМ М., Энергия, 1978, § 5-3-2, с. 141 (прототип).

Фив.1