Формирователь управляющего напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 П Н 03 К 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПЬС ТОРСКОМУ Св о-исследовательии, геофизики идетельство СС 13/20, 1972етельство СССР 5/01, 1978,вход которого соединен с выходомоперационного усилителя, источникположительного опорного напряженияс времязадающим конденсатором в цепиположительной обратной связи, резистор, три диода, катод первого иэ которых соединен с анодом второго,катод второго диода через резисторсоединен с неинвертирующим входомопераювонного усилителя, первая 4 Ю(71) Сибирский научиский институт геологи минерального сырья.Я 01053280 А обкладка времязадающего конденсатора соединена с катодом третьего диода, анод которого соединен с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в него введены конденсатор запуска, накопительный . конденсатор, варикап и,три дополни" тельных резистора, при этом один вывод конденсатора запуска соединен с входом формирователя, другой - с катодом первого диода, накопительный конденсатор включен между инвертирующим входом операционного. усилителя и общей шиной, .соединенные параллельнО варикап и первый дополнительный резистор - между неинвертирующим входом и общей шиной, второй дополнительный резистор включен между источником положительного опорного напряжения и инвертирующим входом операционного усилителя, а ,в цепь положительной обратной связи последовательно с времявадающим конденсатором включен дополнительный третий резистор.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электроизмерительной технике,в системах автоматического управления, регулирования, в частности вустройствахавтоматической регулировки усиления.Известен преобразователь амплитуды импульсов в постоянное напряже 1 ние,.содержащий амплитудные дискриминаторы, дифференциальный, усилитель, 101делители, диод, резисторы обратнойсвязи и интегрирующую цепь, позволяющий получить постоянное напряжение, которое соответствует амплитуде входного импульсного напряжения 11,15Недостаток устройства заключается в отсутствии линейной регулировоч-най характеристики, что не позволяетиспольэовать его в системах управления .и регулирования, Кроме того, этоустройство имеет неопределенностьвыходного напряжения при отсутствиивходных импульсов и пульсации выходного напряжения.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство, содержащее операционныйусилитель, источник опорного напряжения, четыре резистора и два диода, катод первого диода соединенс анодом второго диода и с входомформирователя, анод первого диодачерез первый резистор соединен синвертирующим входом операционногоусилителя, между которым и общей шиной включен второй резистор, третий 35 резистор включен между катодом второго диода и неинвертирующим входом операционного усилителя., который через четвертый резистор соединен с источником отрицательного напряже ния, конденсатор и два дополнительных диода, катод первого диодаподключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого соединен с первым выводом конденсатора положительной обратной связи, а второй вывод конденсатора подключен к аноду первого дополнитель.ного диода, анод которого соединен с общей шиной.Данное устройство при включении на его выходе выпрямителя позволяет нри превышении входным напряжением уровня срабатывания компаратора получить постоянное управляющее напряжениеГ 2 55Однако величина этого напряжения зависит лишь от определенной амплитущ входных импульсов, что ограничивает Функциональные возможности устройства, в частности не позволяет исполь зовать его в системах автоматического регулирования.Цель .изобретения - расширение функциональных воэможностей Формирователя. 65 Поставленная цель достигается тем что в формирователь управляющего на- пряжения, содержащий выпрямитель, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, источник положительного опорного напряжения с времязадающим конденсатором в цепи положительной обратной связи, резистор, три диода, катод первого из которых соединен с анодом второго, катод второго диода через резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, первая обкладка времязадающего конденсатора соединена с катодом третьего диода, анод которого соединен с общей ионой, введены конденсатор запуска, накопительный конденсатор, варикап и три дополнительных резистора, при этом один вывод конденсатора запуска соединен с входом формирователя, другой - с катодом первого диода, накопительный конденсатор включен между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, соединенные параллельно варикап и первый дополнительный резистор - меж ду неинвертирующим входом и общей шиной, второй дополнительный резистор включен между источником положительного опорного напряжения и инвертирующим входом операционного усилителя, а в цепь положительной об. ратной связи последовательно с времязадающим конденсатором включен дополнительный третий резистор.На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема формирователя, на Фиг;2 - временные диаграммы, поясняющие работу Формирователя на фиг,3 - график зависимости выходного напряжения от величины ВхОДного 08 ь, = Е Оформирователь управляющего на" пряжения содержит операционный усилитель 1, дополнительный резистор 2, который совместно с диодами 3 и 4 и резистором 5 определяет порог срабатывания устройства, конденсатор б запуска, иакопительний конденсатор 7 времязадающий конденсатор 8 и дополнительный резистор 9, шунтирующий диод 10, варикап 11, выпрямитель 12, резистор 13, дополнительный резистор 14, вход 15 устройства, нагрузку 16, причем выход операционного усилителя 1 соединен с входом выпря. мителя 12 и через резистор 13, обес. печивающий безопасный ток обратной связи, и конденсатор 8 - с. неинвертирующим входом ОУ, который через параллельно включенные резистор 9, диод 10, варикап 11 соединен с общей шиной, Вход 15 устройства через конденсатор б запуска и диод 3 соединен с. инвертирующим входом ОУи через диод 4, резистор 5 - с неинвертирующим входом, Инвертирующий1053280 Гнакопительному конденсатору 7, что об.легчает генерацию импульсов ОУ,При О+ ) Ои возникает регенеративный процесс опрокидывания, напряжение 5на выходе ОУ достигает значения Е+вьхи происходит заряд конденсатора 8. Напрях.ение Е+,меньше напряжения источника питания +Е ввиду того, что оношунтируется выпрямителем 12. Напряжение на выходе ОУ остается равным О Евь,х до тех пор, пока конденсатор 8не разрядится на резистор 9 до уровня О- напряжения на инвертирующем входе Оу при наличии входныхимпульсов5Длительность выходного импульсаравнаОп20 При Ооп( Ооп напряжение на выходе ОУ также уменьшается и передается через положительную обратнуюсвязь на неинвертирующий вход, В результате напряжение на выходе ОУ 25 скачком уменьшается до величины .Ей - Е, где -Е - напряжение источника питания.Импульс отрицательного напряжениячерез конденсатор 8 передается и на З 0 варикап 11. После чего конденсатор 8перезаряжается через диод 10 и цепипитания Оу, а варикап 11 - через резистор 9 до уровня Оо, Из Формулыфг35ОЕ- е з 11 определяем паузуоп еыхмежду импульсами 40 1 =к С С = (ф) г и " еемх В момент О+ ) Онапряжение иа выходе ОУ вновь увеличивается ицикл повторяется. 45 , Частота импульсов на выходе Оу 1 1 2 Подставляя значения С и Сг из 50 формул 3 и 4 получаемемкость варикапа при нулевом напряжении смещенияг контактный потенциал варикапа2-3 коэФфициентнапряжение смещения на ин вертирующем входе ОУ при на личин входных импульсов. е импульсы отрицательной по- создают напряжение смещевертирующем входе благодаря Со и импульсо жения на и ующем вхоначения, генерация выходное ановится Входныярностиия на ин а входных импульсто,как это види вход ОУчерез резистор 2 соединен с источником опорного положительного напряжения +Е и через накопительный конденсатор 7 - с общей шиной, выход выпрямителя 12 соединен через резистор 14 с нагрузкой 16.Устройство работает следующим образом.В исходном положении, при отсутствии на входе устройства входных импульсов, от источника положительного опорного напряжения Е через резистор 2 на инвертирующий и неинвертирующий входы Оу поданы соответственно напряжения.О и и О +, причем О;О + на величину падения напряжения на открытых диодах 3 и 4 и резисторе 5. На выходе Оу напряжение равно Е х, а на нагрузке 16 нацряжение вйхода Оеь,= О. Это положение отображено на фиг.2 аЕсли через конденсатор б запуска подается импульсная последовательность с амплитудой ОехОО+, то на инвертирующем входе напряжейие понизится, а на неинвертирующем - повысится, т,енапряжение на неинвертирующем входе О.оп станет больШе напряжения на инвертйрующем входе О,", Это происходит потому, что конденсатор б запуска соединен с входами ОУ через диоды 3 и 4, каждый из которых пропускает импульсы либо положительной, либо отрицательной полярности. Конденсатор б запуска, разряжаясь через резисторы 9 или 2, в зависимости от полярности входных импульсов, создает импульсы противоположной полярности по отношению к входным. Импульсы положительной полярности на варикапе 11 создают, напряжение смещения, которое равно О з, и напряжение наинвертирующем входе становитя равнымО= Офф ф (оп оп. где Ое - амплитуда напряжения входного импульсас - скважность входных им- .пульсов.Напряжение смещения определяет емкость варикапа 11, которая равна При прекращении подачна вход устройства напрявертирующем и неинвертирдахОУ вновь принимают зпри которых О+оп ( Оиимпульсов прекращается,. из формулы ( 2), емкость варикапауменьшается, пауза между вырабатываемыми импульсами уменьшается, иэа время периода входных импульсов ОУвырабатывается большее количествоимпульсов.Таким образом, во времени междувходными импульсами на выходе ОУвырабатывается пачка импульсов счастотой следования Ю . Далее этиимпульсы выпрямляются выпрямителем 1 О12 и на нагрузке 16 Формируется постоянное напряжение ОбьюНа Фиг.2 б и в показаны случаи,когда на вход устройства поданы импульсные последовательности Ов 1 и 15вх г где ( входЪк 1Из Формулы 5 ) видно, что чембольше 06, тем больше частота импульсов и соответственно напряжениена нагрузке 20о:эа ю(ь),где Э - действующее значение токав нагрузке- нагрузка формирователя;Е ,- амплитуда напряжения навыходе ОУ;- длительность импульсов навыходе ОУ.Из Формул (5) и(61 видно, что,под-ЗОбирая значенияОопи О-,можйо добйть-ся пропорциональйого йзменения выходного напряжения от изменения входного напряжения (фиг.3). Ограничение выходного напряжения наступает при достижении максимальной частоты генерируемых импульсов, которая равнавакх"Необходимый. же уровень напряжения на нагрузке, 16 достигается с помощью . резистора 14.И качестве ОУ может быть использована микросхема К 14 ОУД 1 А, варикапа - диод Д 311 А. Опытный образец формирователя управляющего напряжения имеет длительность импульсов на выходе ОУ 400 мкс. При изменении амплитуды входных импульсов, имеющих длительность 1 мкс и частоту 500 имп/с от 0,35 В до 0,85 Ва) частота на выходе операционного. Усилителя изменялась от 500 до 20000 имп/суб) выходное напряжение на нагрузке 5 кОм соответственно имело значениеот 0 до 1,2 В.Предлагаемое устройство имеет широкие функциональные возможности, может быть использовано в системах управления, регулирования, в частности в устройствах автоматической регу-лировки усиления (АРУ) в импульсных приемниках. Применение формирователя управляющего напряжения в приемниках автоматизированной радиогеодезической системы (АРГС) позволилоувеличитькоэффициент регулирования АРУ. Филиал ППП "Патентч,г.ужгород, ул.Проектная,4ч