Формирователь трапецеидального напряжения

ЦЕИДАЛ ЬНОГ 54) фАПРЯЖЕ мпульс зовано,ойсте функменно с е н яет- с наприме вах.11 ел циональ повышен ся пу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(56) АвторскоеУ 811492, кл.Патент СССРкл, Н 03 К 1/1 РМИРОВАТЕЛЬ ТРАПЕНИЯобретение относится книке. Может быть исполр, в измерительных усть изобретения - расширенных возможностей одновренем надежности - достига ЯО 1257817 тем обеспечения формирования трапецеидального напряжения со стабильными уровнями вершин и пауз большойдлительности и с регулируемыми временными интервалами. Поставленнаяцель достигается введением в устройство регулируемых двусторонних ограничителей 3 и 4. Кроме того, на чертеже показаны операционный усйлитель1, образующий с резистором 5 и конденсатором 2 интегратор, операционныусилители 6 и 7, импульсные диоды8 и 9, повторитель 10 напряжения,Нестабильность уровней вершин и паузтрапецеидальных импульсов определся только дрейфом нуля операционныхусилителей и не превышает единицмилливольта 2 илеОперационный усилитель 1, имеющий большое входное сопротивление,вместе с резистором 5 и конденсатором 2 образует интегратор, которыйпредназначен для формирования линейно изменяющихся участков выходногонапряжения, В качестве операционногоусилителя 1 может быть использовананапример, микросхема К 14 ОУД 8 А илиК 544 УД 1,Первый двусторонний ограничитель3 предназначен для ограничения амп 50 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в измерительных устройствах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования трапецеидального напряжения со стабильными уров"нями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными Оинтервалами с одновременным повышением надежности работы,На фиг,1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства; нафиг,2 - эпюры, поясняющие его работу. 15Устройство содержит операционныйусилитель 1, вход которого соединенс первой обкладкой конденсатора 2,первый и второй регулируемые двусторонние ограничители 3 и 4, первый 20из которых включен между входнойшиной устройства и входом операционного усилителя 1, второй - междувыходом его и второй обкладкой конденсатора 2, 25На фиг,2 приняты следующие обозначения: Ч- напряжение на входеформирователя; Ч- напряжение на8 Х 1,входе усилителя 1; Ч- напряжение на выходе усилителя 1; Ч - 30напряжение на выходе формирователя;+Ч - Ч - напряжение источниково оопорного напряжения ограничителя 3;+Ч,с Ч выходные напряженияусилителя 1, находящегося в режименасыщения; Ч, Ч - напряжения источников опорного напряжения ограничителя 4; т, - момент времени, когдавходное напряжение меняет свою полярность; с - момент начала формирования заднего фронта выходного напряжения; Се - момент достижения выходным напряжением уровня ограничения Ч1 - момент достижения напрян фжением на входе усилителя 1 уровня 45+Ч литуды напряжения на входе усилителядо уровней +Ч , -Ч что ускоряетвыход усилителяиз насыщения приизменении полярности входного сигна-,ла. Ограничитель 3 может содержатьоперационные усилители 6 и 7, ограничивающий резистор 5, импульсныедиоды 8 и 9, источника опорногонапряжения +Ч, -Ч, (не показаны). Инвертирующие входы усилителей 6 и 7соединены с выходом ограничителя 3,с анодом диода 8 и катодом диода 9соответственно. Выходы усилителей6 и 7 подключены к катоду диода 8и аноду диода 9 соответственно. Неинвертирующие входы усилителей 6 и 7подключены соответственно к источникам опорного напряжения +Ч, и -Ч,Усилители б и 7 могут быть выполненына микросхемах К 14 ОУД 8 А илиК 544 УД 1,В качестве диодов 8 и 9 можно использовать диоды КД 503 А.Второй двусторонний ограничитель4 построен по аналогичной схеме идополнительно имеет на выходе повто;ритель напряжения 10, предназначенныйдля уменьшения выходного сопротивления .ограничителя. Ограничитель 4ограничивает выходное напряжениеформирователя на заданном верхнемили нижнем уровнеУстройство работает следующимобразом,На вход формирователя (фиг,1)4поступают прямоугольные импульсы типамеанцр с амплитудой Ч на дваетри порядка большей напряжений источниковЧ Пусть на вход формирователя подано отрицательное напряжение -Ч 8 (фиг,2 а). За счет тока через выходное сопротивление усилителя 7,диод 9 и резистор 5 на выходе первого ограничителя 3 поддерживается напряжение опорного источника -Ч обеспечивающее режим насыщения с выходным напряжением +Ч, усилителя 1 (фиг,28). Это напряжение ограничивается вторым ограничителем 4 до уровня напряжения опорного источника Че и поступает на выход формирователя. Такич образом, на первой обкладке конденсатора 2 поддерживается .потенциал -Ч на второй обкладке -Ч и на выходе формирователя формируется верхний уровень трапецеидального импульса Ч (фиг,2 г).еВ момент , напряжение на входе меняет свою полярность, Конденсатор2 начинает перезаряжаться через источник входного напряжения, резистор 5 и выходное сопротивление ограничителя 4, В момент, когда напряжение на входе усилителя 1 приблизится к нулю, усилитель 1 выходит из насыщения. После этого второй ограничитель 4 переходит в режим пропускания и замыкает цепь отрицательной обратной связи усилителя 1 (фиг,2 Ь). НачиО нается перезаряд конденсатора 2 поЧхстоянным током 1 =при условииКЭ что сопротивление К резистора 5 намного меньше входного сопротивления 15 усилителя 1. На выходе устройства начинает формироваться задний фронт трапецеидального импульса. Интервал времени между моментами смены полярности входного напряжения и начала 20 формирования заднего фронта выходного напряжения+ - ), (1)ЧЧ25где ь - постоянная времени интегратора;К в , сопротивление резистора 5;С - емкость конденсатора 2;В момент й , когда выходное напряжение формирователя достигнетуровня Ч, ограничитель 4 переходитв режим ограничения и разрываетцепь отрицательной обратной связиусилителя 1. На выходе устройстваначинается формирование нижнегоуровня трапецеидального импульса.Потенциал на второй обкладке конденсатора 2 равен Ч , а на первой увеличивается от нуля в положительную 40область за счет дальнейшего перезаряда конденсатора 2 от источникавходного сигнала. С увеличениемпотенциала на входе усилитель 1 пе-.реходит в режим насыщения, 45В момент С , когда напряжение наЭвходе усилителя 1 достигнет уровня+Ч открывается диод 8 ограничителя3 и далее уровень +Ч, поддерживаетсяс помощью ограничителя 3 до смены 50полярности входного импульса. Время,за которое потенциал на входе усили"тели 1 нарастает от 0 до+ЧЕ - Е =КС 1 ( ---- ). (2) 55Чех4 3 ф Ч - ЧЬх оВ момент С - взводной импульсменяет полярность и в схеме повторяются процессы, аналогичныепроисходившим с момента 1, с тем отличием, что напряжения изменяютсяв противоположных направлениях. Такимобразом на выходе формирователя формируется напряжение трапецеидальнойформы.Формирователь позволяет с малымиаппаратурными затратами достичь требуемого эффекта - получить трапецеидальное напряжение со стабильнымиуровнями вершин и пауз большой длительности и с регулируемыми временными. параметрами, Нестабильностьуровней вершин и пауз трапецеидальных импульсов определяется толькодрейфом нуля операционных усилителейи для указанных операционных усилителей не превышает единиц милливольт,Регулирование временных параметров(длительности вершины и паузы междуимпульсами) производится при дополнении схемы соответствующими цепямиобратной связи и становится возможным благодаря стабильному временномуположению выходных импульсов относительно входных, Стабилизация временного положения выходных импульсовпроисходит за счет сокращения времени задержки между моментами изменения полярности входного импульса имоментами начала формирования фронтови спадов выходного импульса грапецеидального напряжения. Так, при Ч (( 100 Ч, С-й =Т -С =0,017 иэ формулы (1) и (2); эти моменты практическисовпадают,Формула изобретенияФормирователь трапецеидальногонапряжения, содержащий операционныйусилитель, вход которого соединенс первой обкладкой конденсатора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей путем обеспеченияформирования трапецеидального напряжения со стабильными уровнями вершини пауз большой длительности и с регулируемыми временными интерваламис одновременным повышением надежности его работы, в него введены первыйи второй регулируемые двусторонниеограничители, первый иэ которых включен между входной шиной устройстваи вхоцом операционного усилителя,второй - между выходом его и второйобкладкой конденсатора,-Они оставитель А,Горбачеехред И. Верес Корректор Л. Пата едактор И,Сегляник аз 5039/56 ое СР д,4/5 зводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4 Тираж 816 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Москва, Ж, Р