Формирователь прямоугольных импульсов

Соеэ Советских Соцнелистичесмнк РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ и 1271860(22) Заявлено 220678 (21) 2642224/18-21с присоединением заявки Йо(5)М. Кл.з Н 03 К 5/01 Государствеииый комитет СССР ио аелам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Г.И.Зайдман, М.С.Ройтман и Н.Н.Подкопаев Научно-исследовательский институт электроннойинтроскопии при Томском ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамениполитехническом институте им.С.М.КироваИзобретение относится к измерительной технике. Устройство может быть использовано для калибровок вольтметров по амплитудным, действующим и средним значениям, измеряемых,напряжений.Известны формирователи импульсов, примейяемые для калибровок вольтметров, во встроенных поверочных устройствах, в которых применяются источники прямоугольного напряжения с импульсами П-образной формы (напряжение меандра), так как при П-образной форме все три значения напряжения: амплитудное, действующее и среднее равны 1). В таких формирователях прямоугольного напряжения преобразование постоянного напряжения в напряжение меандра осуществляется с помощью транзисторной ключевой схемы.Недостатком таких формирователейявляется низкая точность калибровкиуровня выходного напряжения при изменении нагрузки.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является формирователь прямоугольных импульсов,содержащий задающий генератор,триггер, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора,резистор нагрузки и два канала усиления, в каждый из которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы - соединены с электронными ключами, входы которых подключены к выходу триггера 21.Недостатками этого формирователя являются пониженная точность калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки и малый коэффициент использования напряжения источника питания.Цель изобретения - повышение точности калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки.Цель достигается тем, что в формирователе прямоугольных импульсов, содержащем задающий генератор, триггер, счетный вход которого соединен с вь 1 ходом задающего генератора, ре,зистор нагрузки и два канала усиления, в каждый из которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы соединены с электронными ключами, входы которых подключены к выходу триггера, в каждый канал усиления введены повторитель напряжения на операционном усилителе и дополнительный электронный ключ, вход которого соединен с выходом триггера, при этом выходы операционных усилителей и их инвертирующие входы соединены с общей шиной, общие выводы операционных усилителей подключены к выходам основных электронных ключей, а неинвертирующие входы через дополнительные электронные ключи - к источникам питания. 15Структурная электрическая схема устройства представлена на чертеже.Формирователь прямоугольных импульсов содержит задающий генератор 1, триггер 2, электронные ключи 3-6, Я эмиттерные повторители напряжения 7, 8 с общими выводами 9 и 10 соответственно, источники питания 11 и 12 и резистор нагрузки 13.Работает формирователь прямоугольных импульсов следующим образом.Импульсы задающего генератора 1 после дифференцирования используются для запуска триггера 2, работающего в счетном режиме, что позволяет получить скважность управляющих импульсов Зо для схемы, равной двум. Перепады напряжения на выходе триггера используются для запуска ключевой схемы.Пусть в исходныймомент времени включены электронные ключи 3 и 4, ЗЪ а электронные ключи 5 и 6 выключены. Тогда ток в левом контуре протекает от положительного вывода источника питания 11 через резистор нагрузки 13, далее через выходное сопротив О ление эмиттерного повторителя 7 напряжения, его общий вывод 9 и через основной электронный ключ 4 к отрицателжому полюсу источника питания 11. На резисторе нагрузки фоРмиРУет ся положительный уровень напряжения.В начале следующего полупериода включаются электронные ключи 5 и 6. Одновременно выключаются электронные ключи 3 и 4. Ток в правом контуре протекает от положительного полюса источника питания 12 через электронный ключ 5, далее через общий вывод 10 и выходное сопротивление эмиттерного повторителя 8, по общей шине "земля" к резистору нагрузки 55 13, к отрицательному полюсу источника питания 12. На резисторе нагрузки формируется отрицательный импульс напряжения. Таким образом, в течение периода на выходе устройства форми- що руется напряжение меандра.Таким образом, новые схемные отличия позволяют существенно повысить точность калибровки уровня выходного напряжения при вариации сопротивления резистора нагрузки. Физическидостижение этого положительного эффекта объясняется резким уменьшениемэквивалентных сопротивлений транзисторных ключей ключевой схемы, из-эатого, что при включенных электронных ключах 4 и 3 источник питания. 11,резистор нагрузки 13, электронныйключ 4, повторитель напряжения 7 образуют замкнутый электрический контур. В этом контуре ток от положительного полюса источника питания 11протекает через резистор нагрузки,через выходное сопротивление повторителя напряжения 7, его общий вывод 9, основной электронный ключ 4к отрицательному полюсу источникапитания 11. В этом случае на резисторе нагрузки Формируется положительный импульс напряжения. Через электронный ключ 3 протекает лишь входной ток повторителя напряжения, который практически несоизмерим с током протекающим, через основной электронный ключ 4. Другими словами,электронный ключ 3 работает без токовой нагрузки, т.е. на холостом ходу. Его остаточное напряжение вовключенном состоянии практччески независит от тока, протекающего черезосновной электронный ключ 4. В тоже время остаточное напряжение основного электронного ключа 4, поступая на вход повторителя напряжения7, инвертируется, т,е, поворачивается на 180 , вычитаясь, Ксли коэффициент передачи повторителя напряжения 7 близок к единице, то падениенапряжения на ключе 4 практическиравно падению напряжения на выходном сопротивлении К повторителянапряжения 7. Следовательно, величина тока в этом электрическом контурезависит практически лишь от значениянапряжения источника питания 11 ивеличины сопротивления резистора нагрузки, Ток в этом электрическом контуре практически не зависит от сопротивления ключа 4. Это и позволяетуменьшить выходное сопротивлениеФормирователя прямоугольных импульсов, а значит, повысить точность калибровки выходного уровня при вариации сопротивления резистора нагрузки.Повышение коэффициента использования напряжения источника питанияключевой схемы устройства, т.е. источников питания 11 и 12, достигается исключением падения напряженияна сопротивлениях основных электронных ключей 4 и 5.В качестве Повторителей напряжения 7,8 целесообразно использоватьмикросхемы операционных усилителей,так как остаточные напряжения транзисторных ключей обычно не превышают 1 В, а динамический дгапазон напряжений микросхем операционных усилителей не менее 2-3 В,771860 Формула изобретения Составитель М. НазаровРедактор Т.Юрчикова Техред М.Петко Корректор Л.Иван Заказ б 718/71 Тираж 995 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППН "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Данный формирователь прямоугольных импульсов целесообразно использовать в качестве образцовой меры переменного напряжения в электрорадио,измерительной технике, импульсной технике, радиотехнике и других областях техники во всех тех случаях, когда вопрос повышения стабильности и точности калибровки выходного уровня напряжения приобретает первостепенное значение. Формирователь прямоугольных импульсов, содержащий задающий генератор, триггер, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, резистор нагрузки и два канала усиления, в каждый иэ которых включены источник питания и основной электронный ключ, причем первые выводы источников питания через резистор нагрузки соединены с общей шиной, а вторые выводы соединены с электронными ключами, входы которых подключенык выходу триггера, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности калибровки уровня выходного напряжения при изменении нагрузки, в каждый канал усиления введеныповторитель напряжения на операционном усилителе и дополнительный электронный ключ, вход которого соединенс выходом триггера, при этом выходыоперационных усилителей и их инвертирующие входы соединены с общей шиной, общие выводы операционных усилителей подключены к выходам основныхэлектронных ключей, а неинвертирующие входы через дополнительные элек тронные ключи - к источникам питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 502492, кл. Н 03 К 5/01, 03.04.74.33 2. Известия Томского политехнического института, т.231, изд.Томскогоуниверситета,1971, с.29, рис.5