Формирователь прямоугольных импульсов

, Зайдман и оитм иной интроскопииции и ордена Трудовое нм. С.М.Кирова Научно-исследовательскии институт электрпри Томском ордена Октябрьской РеволюКрасного Знамени политехническом институт 1) Заявител ЛЬ 54 ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ мпульсной техни Изобретение относитсе. кДля калибровок электронных вольтметров, во встроенных поверочных устройствах применяют источники прямоугольного напряжения, обладающие П-образной формой (напряжение меандра)., При П-образной форме все три значения напряжения: амтпппудное, действующее и среднее равны.Основой калибратора прямоугольного на 1 О пряжения является формирователь. В формирователях прямоугольного напряжентгя преобразование постоянного напряжения в напряжение меандра осуществляется с помощью транзисторЙой ключевой схемы.По основному авт. св. Иф 502492, известен формирователь импульсов, который формирует напряжение меандра. Он содержит температурно- компенсированные стабилитроны, переходный конденсатор, балластные резисторы диодного стабилизатора напряжения, транзисторные ключи и р-п-р и транзисторный ключ типа п-р.п, мультивибратор, симметричный триггер, две ускоряющие ЯС-цепочки, и резисторы 1 Принципиальным недостатком такого устройства является пониженная точность установки уровня выходного напряжения лри вариации сопротивления резистора нагрузки, что ограничивает область его изменения как эталонного или образцового источника напряжения меандра при калибровках электронных вольтметров, преобразователей амплитудного, действующего и среднего значений переменного тока.Этот недостаток обусловлен значительным динамическим сопротивлением температурно-скомпенсированных стабилитронов. Если сопротивление резистора нагрузки будет изменяться, что практически всегда имеет место, то изменится и уровень выходного напряжения формирователя прямоугольных импульсов.Цель изобретения - повышение точности ка. либровки выходного уровня напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в формирователь прямоугольных импульсов по основному авт. св, )Р 502492, содержащий температурно-скомпенсированные стабилитроны, переходный конденсатор, балластные резисторы диодного стабилизатора напряжения, ключи на738127 транзисторах типа р.п.р и ключи на транзисто.рах типа п-р-п,; мультивибратор, симметричныйтриггер, две ускоряющие ВС-цепочки и-резисторы,введены резйстор и операционный усилитель сделителем напряжения, включенных между выходом операционного усилителя и общим выводомего; средняя точка делителя напряжения соединена с инвертирующим входом операционногоусилителя, неинвертирующий вход которогоподключен к термоскомпенсированным стабили. 1 Отронй"и к одному иэ выводов вновь введенно.го резистора, второй выход которого соединенс переходным конденсатором и с общим выводом операционного усилителя,На фиг. 1 представлена принципиальнаяэлектрическая схема формирователя прямоугольных импульсов; на фиг. 2 дана эквивалент.ная схема формирователя импульсов для мгно."венного "значения напряжения.Формирователь прямоугольного напряжениясодержит мультивибратор 1, симметричный триг.гер 2, переходный конденсатор 3, ключ натранзисторе 4 тийа р-п-р, ключевое устройство5 на стабилитронах 6 и 7; резисторе 8, операционном усилителе 9 с делителем напряженияна резисторах 10 и 11, ускоряющие ВС-цепочкина резисторах 12, 13 и конденсаторах 14, 15,резисторы 16, 17, 18, 19, ключи на транзисторе20 р-п-р и ключ на транзисторе 21 и-р-п; резистор нагрузки 22,30Форяирбватель прямоугольных импульсовработает следующим образом.Допустим, что в исходном состоянии ключна транзисторе 4 выключен, тогда ключи натранзисторах 20, 21 включены благодаря тому,что они охвачены положительной обратной связью. В этомслучае ток от положительного вы.- - "водЪ источника постоянного напряженйя к отри" -" "цательнбму протекает по двум путям: черезстабилитрон 6 и резистор 8, а также через ре.зистор нагрузки 22 и выходное сопротивлениеоперационного усилителя 9. (На выходе формирователя прямоугольных импульсов формируетсяотрицательный импульс напряжения; черезэмиттер-базу транзистора 20, резистор 12 и конденсатор 14, далее через резистор 16, открытыйтранзистор 21.Ток заряда переходного конденсатора 3 также протекает через резистор 16 и открытыйтранзистор 21.С подачей в цепь базы транзистора 4 отрицательного перепада напряжения с триггера 2,работающего"в "йтйом" режиме,"бй включается- - и входйт в режим насыщения, базовая цепьтранзистора 20 обесточивается,и последний вы 55ключается. Благодаря этому обесточиваетсябазовая цепь транзистора 21,и он выключается. Конденсатор 3 разряжается через резистор 8 и стабилитрон 7. Это первая составля 4ющая тока. Вторая составляющая тока раз.ряда конденсатора 3 обусловлена величинойсопротивления последовательно соединенныхвыходного сопротивления операционного уси.лителя 9 и резистора нагрузки 22. Обе состав.ляющиетока протекают через насыщенный транзистор 4 и далее через резистор 19 к левойобкладке переходного конденсатора 3,На выходе ключевого устройства 5 формируется положительный импульс напряжения.Таким образом, в течение периода на выходеключевого устройства 5 формируется напряже-ние меандра.Чтобы уровень выходного напряжения формирователя прямоугольных импульсов не изменялся в допустимых пределах тока нагрузки,необходимо ввести в его выходную цепь источник налряхйния, по значению равного падениюнапряжения йа динамическом сопротивлениистабилитронов. Под допустимыми пределамиизменения тока в резисторе 22 нагрузки следует понимать пределы изменения тока стабилизации стабилитрона, в которых его динамическое сопротивление остается неизменным по величине.Эквивалентная схема формирователя импульсов для мтновенного значения напряженияпредставлена на фиг, 2, где Е - ЭДС формирователя прямоугольных импульсов, Вд - динамическое сопротивление стабилитронов 6 и 7,е - ЭЙС, обусловленная усилительными свойствами операционного усилителя 9, В - выходное сопротивлейие операционного усилителя 9,В - сопротивление резистора 8, О 1 - падениедАнапряжения на динамическом сопротивлении Вдстабилитронов 6 и 7, Оы - падение напряженияКД,на резисторе 8, О - суммарное падение напря.жения на резисторах В, Фд, В, включая ЭДС,обусловленную усилительными свойствами операционного усилителя 9, ОВ - суммарное падение напряжения на резисторах.На вход усилителя 9 подаемся напряжение срезистора 8, Выходное сопротивление усилителя9 включено последовательно с резистором нагруз-.ки Вн, т.е. с резистором 22. Мгновенное значение выходного напряжения е операционного уси.лителя 9 включено встречно с напряжением ОЕсли обеспечить малое выходное сопротивление оцерационного усилителя 9 по сравнениюс динамическим сдпротивлением стабилитронаВ и Фд, т.е. вьпюлнить условие В В, +Вд),что на практике легко реализовать, тогдаО =О - е(1)Чтобы выходное напряжение формирователяпрямоугольных импульсов не изменялось припостоянном значении динамического с противления В стабилитронов, суммарное падениенапряжейия на участке между источником ЭПС5 73812формирователя и его резистором нагрузки 22должно быть равно нулю, т.е.О = 0 (2)Тогда падение напряжения 01 должно бытьравно ЭДС операционного усилителя 9, т,е, 5е = 0 (3)Условие (3) можно выполнить", если коэффици.ент усиления электронного усилителя сделатьравным отношениюй р,Ф А (4) 1 ОйВысокая точность установки выходного уров.ня напряжения формирователя импульсов дости-гается и тем, что резко снижены требованиякоперационному усилителю 9, так как на еговход поступает лишь небольшой уровень сигнала,измеряемый несколькими десятками милливольт.Действительно, если принятьво внимание, чтодинамическое сопротивление стабилитронов б и7 равно 10 Ома ток стабилизации равен В12 мА, то при Я = б Ом уровень выходного1сигнала составит лишь 180 мВ, Это и позволяетэффективно использовать микросхемы операцион.ных усилителей с малым динамическим диапазо.ном. Вносимые при этом линейные и нелинейные искажения операционным усилителем 9 в 7оа.имд 6уровень выходного напряжения в диайазонерабочих частот формирователя малы.1 Формула изобретения Формирователь прямоугольных импульсов по авт. св, Р 502492, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности калибровки выходного уровня напряжения, в него введены резистор и операционный усилитель с делителем напряжения, включенным между выхо. дом операционного усилителя и общим выводом его, средняя точка делителя напряжения соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к термоскомпенсированным стабилитронам и к одному из выводов вновь введенного резистора, второй вывод которого соединен с переходным конденсатором и с общим выводом операционного усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР К 6 502492,кл, Н 03 К 5/01, 03.04.74 (прототип),738127 Жив.228/36 Ти ЦНИИПИ Зак одни си ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная