Управляемый генератор треугольного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(59 Н,03 К 4/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ С)Зъ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧЯРЫТИЙ 21) 3512784/24-21(22) 18.11;8246) 30.12.84, Бюл. Р 4872) В.И,Кунов и А.А.Йферев 711 Новосибирский электротехнический институт(53) 621.374 (088.8)56) 1,Авторское свидетельство СССР. В 771859, кл. Н 03 К 4/06, 29,1178,2, Авторское свидетельство СССР Р 853785,кл, Н 03 К 4/06,12.04,79 (прототип).54 57 УПРАВЛЯЕИЬФ ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ; содержащий зарядный и разрядный преобразователи напряжение - ток, переключатель тока выход которого подключен ко входу интегратора, а вход - к выходу зарядного преобразователя напряжениеток,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды во всем диапазоне частот, в него введены блок анализа среднего значения, блок анализа нулевого уровня, а выход интегратора соединен со входом блока анализа нулевого уровня и входом блока анализа среднего значения, выход которого соединен со входами зарядного и разрядного преобразователей напряжение - ток, а выход блока анализа нулевого уровня соединен с управляющим входом . разрядного преобразователя напряжеИние - ток.е.Известен генератор треугольногонапряжения, содержащий генератор,триггер, выходы которого подключенык управляющим входам электронных ключей, источники опорного напряженияразной полярности, два формирователянапряжения, входы которых подключенык выходу интегратора, выходы - к егосуммирующим входам, а входы управления - к выводам триггера, вход которого соединен с источником синхроимпульсов, третий вход интегратораподключен к,источникам опорного на-.пряжения разной полярности черезэлектронные, ключи 1.Недостатком данного генератораявляется низкая стабильность амплитуды треугольного напряжения,Наиболее близким техническим решением к изобретению является управляемый генератор треугольного напряжения, содержащий первый,операционный усилитель, первый вход которогоподключен ко входу устройства, выход - к базе первого транзистора,эмиттер которого подключен к базевторого транзистора и к первому резистору, коллектор - к базе третьеготранзистора и ко второму резистору,эмиттер второго транзистора черезтретий резистор подключен к первойклемме источника питания, а коллектор - к первому входу переключателятока, эмиттер третьего транзисторачерез четвертый резистор подключенко второй клемме источника питания,коллектор - ко второму входу переключателя тока, первый и второйтранзисторы и первый и третий резисторы представляют по существу зарядный преобразователь напряжение -код, а первый и третий транзисторыи второй и четвертый резисторы -разрядный преобразователь напряжение - ток, выход переключателя токаподключен через переключатель частоты ко входу усилителя мощности,первый выход которого является выходом устройства, источник опорногонапряжения, второй операционный усилитель, преобразователь амплитуды впостоянное напряжение, включенныймежду вторым выходом усилителя мощности и вторым входом первого операционного усилителя, третий выходусилителя мощности подключен к первому входу второго операционногоусилителя, своим вторым входом подключенного к источнику опорного напряжения, а выход через резист(р - кэмиттеру первого транзистора 2,Однако в данном устройстве стабильность амплитуды треугольного напряжения мала.ЭВыходное напряжение устройствавци вх вих ЬК 4 К 2 ККф э где 1; - К- передаточные функциипервого операционного усилителя, преобразователя напряжение - ток, заряда конденсатора, усилителя, мощности, преобразователя амплитуды в постоянное напряжение соответственно.Передаточная функция всего устрой- ства Н вых Нвх Если произведение К К о выхК К 40 управлго напряж разрядный пряжение ка, выход ду интегр емый генератор тр ния.содержит заря преобразователи 1 ток, переключате которого подключе тора 4, а входуголь нный и и 2 наь 3 токо вхо. ыход откуда видно, что точность коэффи- .циента передачи всего устройства, аследовательно, и стабильность выходного напряжения в основном определяются точностью преобразователя амплитуды в постоянное напряжение,Цель изобретения - повышение стабильности амплитуды треугольного напряжения во всем диапазоне частот,Поставленная цель достигаетсятем, что в управляемый генератор треугольного напряжения, содержащий зарядный и разрядный преобразователинапряяжение - ток, переключатель тока, выход которого подключен ко входу интегратора, а вход - к выходу,зарядного преобразователя напряжение - ток, введены блок анализа среднего значения, блок анализа нулевого5 уровня, а выход интегратора соединенсо входом блока анализа нулевогоуровня и входом блока анализа сред,.него значения,.выход которого соединен со входами зарядногои разряд 0 ного преобразователей напряжениеток, а выход блока анализа нулевогоуровня соединен с управляющим входом разрядного преобразователя напряжение - ток,На фиг,1 представлена структурная электрическая схема управляемого генератора треугольного напряжения; на фиг,2 - эпюры, поясняющиеего работу,зарядного преобразователя 1 напряжение - ток, блок 5 анализа среднего значения, блок б нулевого уровня,при этом выход интегратора 4 соединен со входом блока б анализа нулевого уровня и входом блока 5 анализа среднего значения, выход которого соединен со входами зарядного иразрядного преобразбвателей 1 и 2напряжение - ток, а выход блока 6анализа нулевого уровня соединен суправляющим входом разрядного преобразователя 2 напряжение - ток.Блок 5 анализа среднего значенияреализован на операционном усилителе; в обратную связь которого включеч конденсатор, Блок б анализа нулевого уровня выполнен на основесравнивающего элемента, к выходукоторого подключена интегрирующаяцепь.Устройстве работает следующим образом,Под действием управляющих сигналов переКлючателя 3 тока, вырабатываемых триггером (йиг;2 а), электрон ный ключ переключателя подключает иотключает к интегратору 4 зарядныйпреобразователь 1 напряжение - ток.В момент подключения конденсаторинтегратора 4 заряжается суммой токов зарядного и разрядного преобразователей 1 и 2 напряжение - ток(,Фиг.2 д), на выходе йормируется нарастающий Фронт треугольного напря-.. жения (фиг,2 е) . При отключении зарядного преобразователя 1 напряжение - ток конденсатор интегратора 4разряжается током разрядного преобразователя 2 напряжение - ток(,йиг,2 д), на выходе интегратора 4формируется обратный Фронт треуголь.ного напряжения Ьиг.2 е) .При увеличении (уменьшении) значения опорного (входного) напряжения увеличиваются (уменьшаются) абсолютные значения тока зарядного иразрядного преобразователей и соответственно увеличивается (улньшается) амплитуда выходного напряжения(Фиг.2 б),Токи зарядного и разрядного преобразователей 1 и 2 напряжение - токимеют противоположные знаки (фиг.2 ви 2 г), Для работы устройства необходимо чтобы абсолютные значения тока зарядного преобразователя 1 былибольше значения тока разрядного преобразователя 2 в Два.раза. Кроме того, необходимо выполнить начальноеусловие: интегратор 4 в моментыподключения зарядного преобразователя должен начинать заряжаться отНулевого значения напряжения. Для выполнения этих условий служит блок 6 анализа нулевого уровня, который может быть реализован, например, по схеме, содержащей последовательно соединенные сравнивающийэлемент и Фильтр нижних частот.Предположим в промежуток Т/2Т) ток разрядного преобразователя 2напряжение - ток увеличился, тогдаконденсатор интегратора 4 долженразрядиться до нулевого уровня и зарядиться до некоторого отрицательного напряжения. Но как только выход ное напряжение достигает нулевогоуровня, срабатывает сравнивающийэлемент блока 6 анализа нулевогоуровня (Фиг,2 ж), выходное напряжениеблока б уменьшается (йиг,2 э), что 15 ведет к уменьшению значения разрядного тока. преобразователя 2 напряже"ние - ток, Таким образом, изменяя отношение токов зарядного и разрядного преобразователей напряжение - ток,удается выполнить начальные условия.Выходное напряжение всего устройствадвух = (П Пвцх)и (и ) 4 ев вмгде и - и - передаточные йункции1 фсравнивающего устройст.ва блока"анализа среднего значения, заряДного преобразователянапряжение - ток, разрядного преобразователя напряжение - ток,интегратора соответственно.Передаточная функция всего устройстваи (и + и )иПвх и и +пп +Если произведение и ( и+ и ) и 1, 40 а это легко выполнимо, ток - 1П вьх 11ивх - п 4 пг+ и 3 п 4Но это верно, если п - коэффициецт передачи разрядного преббразователя напряжение - ток не зависит от ПНа самом деле и зависит от Ипричем эта зависимость нелинейна.энхПоэтому погрешность коэфйициента передачи всего устройства, а следовательно, и нестабильность выходного напряжения определяют порогом нечув.ствительности сравнивающего устройства блока анализа нулевого уровня.По сравнению с протОтипом пред,лагаемый генератор треугольного напряжения позволяет получить меньшую нестабильность выходного напряжения.Точность коэффициента передачи прото типа в основном определяется точностью преобразователя переменного напряжения в постоянное. При исполЬ- зовании в качестве, преобразователя переменного напряжения впостоянное, 65 "идеального" диода и резисторов составитель А.ГорбачевехредС. Легеза.Корректор А.Обручар едактор Т Подписноео комитета СССРй и открытийушская наб д. 4/5 каэ 9805/ 4 Тираж 861 ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен 3035, Москва, Ж, Ра атентф, г, Ужгород, ул. Проектная,Фи разбросом параметров 0,1 погрешность коэффициента передачи, а сле-, довательно", и нестабильность не луч- ше чем 0 3По сравненщО с базовым,объектом (генератор треугольного напряжения, используемый .в преобразователе среднекведратического значения напряжения с треугольным опорным сигналом), у которого нестабильность амплитуды 0,3-0,5 предлагаеаФ упраляемый генератор треугольного напряжения имеет нестабильность при номинальном значении выходного напряжения 1 В менее 0,1.При использовании предлагаемогоуправляемого генератора треугольного напряжения погрешность .преобразователей с треугольным опорным напряжением может быть уменьшена на 0,1. Кроме того, предлагаемый генератор может быть использован в качестве образцового средства изме рения при определении метрологических характеристик аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.