Формирователь линейно-нарастающего напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K4/08 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНО-НАРАСТАЮЩЕГО Изобретение относится к импульсной технике и предназначено к использованию, например, в устройствах контрольно-измерительной техники. Известен упргшляемый генератор пилообразного напряжения, содержащий блок сброса, вход которого соединен с потенциальйой обкладкой кон денсатора, блок задания амплитуды, генератор тока, цифровой блок регулирования амплитуды и крутизны пило образного напряжения 1 . Недостатком устройства является низкая, стабильность работы. . Наиболее близким по техническому решению является формирователь линейно-нарастающего напряжения, содержащий блок сброса, первый и второй входы которого подключены параллельно времязадающему конденсато ру и входу дифференциатора, выход к торого соединен с инвертирующим вхо дом дифференциального усилителя, вы ход которого подключен ко входу клю вого элемента, источник опорного напряжения 2. Недостатком устройства является сравнительно низкая точность формирования выходного напряжения, отНАПРЯЖЕНИЯсутствие возможности управления амплитудой и длительностью формируемого напряжения. Целью изобретения является повышение точности формируемого напряжения при одновременном расширении функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в формирователь линейно-нарастающего напряжения, содержащий блок сброса, первый вход которого подключен к заземленной обкладке вре- мязадающегр конденсатора, второй к потенциальной его обкладке и дифференциатора, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен ко входу ключевого элемента, шину, источник опорного напряЛсения, ввгедены дополнительный ключевой элемент, генератор тока, буферный блок, блок задания амплитуды, цифровой делитель напряжения, вход питания которого соединен с входом питания блока задания амплитуды и шиной источника опорного напряжения, выход - со вхОдом дополнительного ключевого элемента, выход которого через буферный блок соединен с выходом ключевоГО элемента и с управляющим входом генератора тока, выход которого соединен со входом дифференциатора и первьом входом блока задания амплитуды, выход которого подключен к третьему входу блока сброса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входс1ми ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит блок 1 :броса, построенный на элементе 2 разряда, компараторе 3, триггере 4, время за дающий конденсатор 5, дифференциатор 6, дифференциальный усилитель 7, ключевой элемент 8, шину 9 источника опорного напряжения, дополнительный ключевой элемент 10, генератор 11 тока, буферный блок 12 на резисторах 13 и 14/ конденсаторе 15, блок 16 задания амплитуды на цифровом делителе 17 напряжения, компараторе 18, цифровой делитель 19 напряжения, кодовые шины 20 и 21.

Устройство работает следующим образом.

Во время прямого хода линейнонарастающего напряжения ключевой элемент 8 открыт, а элементы 2 и 10, разрядный и ключевой, закрыты. Конденсатор 5 заряжается от генератора 11 тока. При этом на выходе дифференциатора б формируется напряжение Уд, пропорциональное производной напряжения на конденсаторе 5 Up.

Напряжение Од с выхода дифференциатора 6 поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 7. На неинвертирующий вход усилителя 7 действует Напряжение UQ, с выхода цифрового делителя 19, задаваемое кодом по шине 20. Усилитель 7 осуществляет вычитание двух сигналов Uon и ид с последующих усилением. Таким образом, на выходе усилителя 7 напряжение U. рдвно

k(Uon - UA)

и

AV

где k - коэффициент усиления усилителя 7 .

Напряжение Од,, поступает на вход генератора 11 тока, определяя ток генератор тока, соответствующий заданному наклону формируемого напряжения Uc, на конденсаторе. Одновременно с указаннЕлм процессом происходит заряд конденсатора 15 буферного блока 12 до напряжения Од-.

При отклонении от заданного значения скорости нарастания линейнонарастающего напряжения на конденсаторе напряжение на выходе дифференциатора увеличивается или уменьшается пропорционально приращению к заданному значению скорости нарастания напряжения U(. . Усилитель 7 усиливает в k раз разность между /опорным напряжением UQ и новым зна/чением U, вызывая изменение тока генератора 11 таким образом, что ,скорость нарастания линейно-нарастакидего напряжения остается постоянной.

Амплитуда линейно-нарастающего напряжения задается кодом на шинах 21. Напряжение с выхода цифрового длителя 17 напряжения поступает на неинвертирующий вход компаратора 18 блока 16 задания амплитуды. При достижении линейно-нарастающим на пряжением положительной полярности уровня напряжения на выходе делителя 17 происходит срабатывание компаратора 18, сигнал с выхода которого вызывает включение триггера 4. При этом элемент 8 закрывается, а элементы 2 и 10 открываются. Конденсатор 5 разряжается через малое сопротивление элемента 2. Быстрый разряд конденсатора 5 определяет изменение знака и увеличение напряжения на выходе дифференциатора 6. Усилитель 7 входит в реятм насыщени но элемент 8 закрыт и напряжение с выхода усилителя 7 на генератор 11 тока не поступает. Для того, чтобы напряжение, являющееся опорным для генератора тока, не менялось за время обратного хода (разряд конденсатра 5) на вход генератора поступает через ключевой элемент 10, резис оры 13 и 14 буферного блока 12 опорное напряжение с выхода цифрового делителя 19 напряжения.

При полном разряде конденсатора срабатывлет компаратор 3 и включает триггер 4, а также элементы 2 и 10. Включается ключевой элемент 8 и начинается процесс заряда конденсатора 5.

Для изменения длительности формируемого на конденсаторе 5 напряжения с сохранением наклона линейнонарастаквдего напряжения меняют код на шине 21, что приводит к изменени порога срабатывания компаратора 18.

При необходимости изменения наклона линейно-нарастакхцего г апряжения формир5ют с помощью внешнего программирукадего устройства на шине 20 код, определякяций новое значение опорного напряжения, которое вызывает по цепи обратной связи изменение тока генератора тока.

Таким образом, устройство позволяет программно изменять амплитуду выходного сигнала и его длительность, сохраняя при этом высокую линейность формируемого напряжения, стабильность в температуре и во времени. Формула изобретения Формирователь линейно-нарастающего напряжения, содержащий блок сброса, первый вход которого подключен к заземленной обкладке времязадающего конденсатора, второй - к потенциальной его обкладке и входу дифференциатора, выход которого соединен с инвертирующим входом дифферен циального усилителя, выход которого подключен к входу ключевого элемента, шину источника опорного напряжения., отличающийся тем. что, с целью повышения точности формирования напряжения при одновременном расширении функциональных возмож ностей, в него введены дополнительный ключевой элемент, генератор тока буферный блок,блок задания амплитуды цифровой делитель напряжения, вход питания которого соединен с входом питания блока задания амплитуды и шиной источника опорного напряжения, выход - с входом дополнительного ключевого элемента., выход которого через буферный блок соединен с выходом ключевого элемента и с управляющим входом генератора тока, выход которого соединен с входом дифференциатора и первым входом блока задания амплитуды, выход которого подключён к третьему входу блока сброса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управлякнчими входами ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 470666, кл. Н 03 К 4/48, 21.12.72. 2.Авторское свидетельство СССР 481126, кл. Н 03 К°4/08, 02.07.73.

Ч