Генератор треугольного напряжения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11758491 ФазЪ(53) УДК 621.373. .3 (088.8) Опубликовано 23.08.80. Бюллетень31Дата опубликования описания 27.08.80 по делам иеооретений н открытий(72) Автор изобретения Г. М. Хаиндрава Тбилисское научно-производственное объединениеэлектронной вычислительной техники Элва(54) ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при реализации преобразователей аналоговых сигналов в цифровой код.Известен генератор напряжения треугольной формы, содержащий генератор пилооб разного напряжения, инвертор, триггер, сумматор и электронные ключи 111.Однако известный генератор характеризуется ограниченным диапазоном генериру емой частоты, недостаточной стабильностью и надежностью и небольшой гибкостью в тв применении.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является генератор, который содержит интегратор, инвертор, два пороговых элемента, триггер, два транзисторных ключа, суммирующий усилитель, резисторы и три клеммы для ввода опорных напряжений, причем выход интегратора соединен через резистор с первым входом одного порогового элемента и через резисторы и инвертор - с входом второго поро гового элемента, вторые входы пороговых элементов соединены с одним источником опорного напряжения, а выходы пороговых элементов - с входами триггера, выходы которого подключены к входам двух транзисторных ключей, коллекторные цепи которых с одной стороны через резисторы связаны с клеммой для ввода опорного напряжения ( - ) 11, а с другой стороны - со вторыми и третьими входами суммируюшего усилителя, к первому входу которого, как и к первому входу интегратора, подключена клемма для ввода опорного напряжения (+)11, к тому же второй вход суммирующего усилителя объединен со вторым входом интегратора, а выход суммирующего усилителя - с третьим входом интегратора 2.Недостатками известного генератора треугольного напряжения являются ограниченная надежность и недостаточный диапазон регулировки требуемой частоты.Цель изобретения - расширение диапазона изменения частоты и изменение полярности выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в генератор треугольного напряжения, содержащий интегратор на операционном усилителе, входы которого соединены через ключи с шинами разнополярного напряжения, задающий генератор и триггер со счетным входом, сбросовый вход которого соединен с шиной Сброс, а выходы - с входами управления ключами, введен управляемый делитель частоты, логический элемент И, дополнительный ключ и триггер управления, входы которого соединены с шинами сигналов Пуск и Сброс, а выход подключен к входу управления дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И, а выход подключен к счетному входу триггера, причем один вход логического элемента И непосредственно, а другой через управляемый делитель частоты соединены с выходом задающего генератора.В генератор также введен источник разнополярного напряжения смещения и трех- позиционный переключатель, два подвижных контакта которого соединены с входами управления ключей, третий подвижный контакт соединен с выходом интегратора, а неподвижные контакты соединены соответственно, первый и второй с выходами триггера со счетным входом, а третий - с выходами источника разнополярного напряжения смещения.На фиг. 1 изображена функциональная схема генератора треугольного напряжения; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу генератора треугольного напряжения.Генератор содержит генератор 1 импульсов стабильной частоты (с кварцевым резонатором), управляемый делитель 2 частоты, ручку 3 для установки коэффициента деления частоты, элемент И 4, дополнительный ключ 5, триггер 6 управления, шину 7 сигнала Пуск, шину 8 сигнала Сброс, триггер 9, трехпозиционный переключатель 10, ключи 11 и 12, шину 13 ввода опорного напряжения постоянного тока (+) 11, шину 14 ввода опорного напряжения постоянного тока ( в ) 11, интегратор 15 и источник 16 разнополярного напряжения смещения.Генератор работает следующим образом.После включения источников пиъаниячерез шину 8 подают импульс, под действием которого триггеры 6 и 9 устанавливаются в нулевое состояние, После этого трех- позиционный переключатель 10 устанавливают либо в первое положение (см. фиг. 1), если требуется генерация треугольного напряжения положительной полярности, либо во второе положение, если требуется генерация треугольного напряжения отрицательной полярности. Ключ 11 оказывается в открытом состоянии (так как на его управляющий вход через трехпозиционный переключатель 10 с нулевого выхода триггера 9 подается сигнал логической 1), а ключ 12 в . в закрытом состоянии (так как на его управляющий вход через трехпозиционный переключатель 10 с единичного выхода триггера 9 подается сигнал логического 0). В результате на вход интегратора 15подается опорное напряжение (+) 11 и на его выходе устанавливается уровень напряжения ( - ) Ь,. (см. фиг, 2 в момент времени 1 о).После этого с помощью ручки 3 устанавливают требуемое значение коэффициен- .та деления частоты.Запуск генератора производится путемподачи на шину 7 сигнала Пуск, При этом триггер 6 перебрасывается, и на его еди ничном выходе появляется сигнал логической 1, В результате ключ 5 открывается, и импульсы 3 с заданной частотой начинают поступать на вход триггера 9 (см.фиг. 2 а).Под действием первого импульса 3 ,т, е, первого после подачи на шину 7 импульса 3 Г 1 уск (см, фиг. 2 б), триггер 9 перебрасывается в единичное состояние, в результате чего ключ 11 закрывается, а ключ 12 открывается, и на вход интегратоо ра 15 подается опорное напряжение постоянного тока ( - ) 1.1. На выходе интегратора 15 напряжение начинает линейно расти в сторону положительной полярности (см. фиг. 2 в момент времени ( ) .После прихода второго импульса 3 гитриггер 9 снова возвращается в исходное нулевое состояние. В результате снова открывается ключ 11 и закрывается ключ 12, и направление процесса интегрирования на выходе интегратора 15 меняется на проз тивоположное, т. е. в это время на входеинтегратора 15 действует опорное напряжение постоянного тока (+ ) Б (см. фиг. 2 в момент времени 1). Поэтому на его выходе напряжение линейно убывает до нуля и мень ше, но не ниже уровня ( - ) 11,(см. фиг. 2 И в момент времени 1 з)После прихода третьего импульса 3 гнтриггер 9 снова перебрасывается в единичное состояние. В результате снова закрывается ключ 1 и открывается ключ 12, а направление процесса интегрирования снова меняется на противоположное, т. е.напряжение на выходе интегратора 15 снованочинает линейно расти и т.д.Для того, чтобы остановить генерациюнапряжений треугольной формы, на шину 8 45 подают импульс Сброс. В результате чеготриггеры 6 и 9 сбрасываются, закрывается ключ 5 и прекращается подача импульсов на вход триггера 9, В результате ключ 11 открывается, а ключ 12 закрывается. На выходе интегратора 15 устанавливается небольшой уровень напряжения ( - ) 1 1 (см, фиг. 2 в момент времени 1 в).Аналогично протекают процессы в случае генерации треугольного напряжения отрицательной полярности. Для этого необходимо подвижные контакты трехпози ционного переключателя0 установить вовторое положение. В этом случае, и отличие от предыдущего, на выходе интегратора 15устанавливается небольшой уровень напряжения положительной полярности (+) Ц, так как в данном случае в начальном состоянии открыт ключ 12 и закрыт ключ 11. В результате после запуска генератора амплитуда треугольного напряжения меняется в области отрицательных напряжений (см. фиг. 2 г).На фиг. 2 д показана увеличенная в два раза частота тактовых импульсов. Следовательно, в два раза увели пивается и частота треугольного напряжения.оОднако в этом случае в два раза уменьшается амплитуда треугольного напряжения (см. фиг. 2 ж). Действительно, максимальное значение (пик) выходного напряжения интегратора 15 в первом случае за.интервал времени . - (- = Ь( (см. фиг. 2 в) определяется согласно выражениюгде 1 ь, - пиковое значение амплитуды Овыходного треугольного напряжения;(- - ) 1.) - опорное напряжение постоянного тока;М- период следования тактовых5импульсов;КС =- постоянная цепи интегратора 15.Естественпс, при увеличении вдвое частоты следования тактовых импульсов в два раза уменьшается период Л 1" = 0,561 , т. е. выражение (1) примет вид зо(2)Следовательно, в два раза уменьшается пиковое значение треугольного напряжения.Как следует из выражений (1) и (2),3 регулировку пикового значенич амплитуды треугольного напряжения можно осуществить либо изменением уровней спорных напряжений постоянного тока (+) 1)и ( - ) П, либо изменением постоянной цепи интег ратора 15, либо обоих параметров схемы.Изменять постоянную цепи КС =интегратора 15 удобнее регулировкой величины входных резисторов.Увеличение амплитуды выходного треугольного напряжения при уменьшении частоты (см. фиг. 2 з) может быть обеспечено в широком диапазоне при помощи увеличения уровней опорных напрякений постоянного тока (+) 11, ( - ) 1.) и уменьшением юе сопротивления входного резистора интегратора 15.Последний фактор, а также возможность простого способа установки и регулировки в широком диапазоне требуемой частоты тактовых импульсов при помощи регулируемого делителя частоты генератора импульсов стабильной частоты делают данный генератор треугольнойго напряжения удобным в применении. Кроме того, наличие одного операционного усилителя в контакторе а также простое схемное решение в целом генератора треугольного напряжения, обеспечивает его высокую надежность в работе по сравнению с известным. Применение в качестве источника тактовых импульсов генератора с кварцевым резонатором обеспечивает высокую стабильность генерации треугольного напряжения.Формула изобретения1. Генератор треугольного напряжения, содержащий интегратор на операционном усилителе, входы которого соединены через ключи с шинами разнополярного напряжения, задающий генератор и триггер со счетным входом, сбросовый вход которого соединен с шиной Сброс, а выходы соединены с входами управления ключами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения частоты, в него введен управляемый делитель частоты, логический элемент И, дополнительный ключ и триггер управления, входы которого соединены с шинами сигналов Пуск иСброс, а выход подключен к входу управления дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом логического элемента И, а выход подключен к счетному входу триггера, причем один вход логического элемента И непосредственно, а другой через управляемый делитель частоты соединены с выходом задающего генератора.2, Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью изменения полярности выходного напряжения, в него введен источник разнополярного напряжения смешения и трех позиционный переключатель, два подвижных контакта которого соединены с входами управления ключей, третий подвижный контакт соединен с выходом интегратора, а неподвижные контакты соединены соответственно, первый и второй с выходами триггера со счетным входом, а третий с выходами источника разнополярного напряжения смешения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 559384, кл. Н 03 К 4/06, 16.04,74,2. Авторское свидетельство СССР Мо 574850, кл. Н 03 К 4/06, 04.05.76.758491 Составитель В. ЧижовТехред К. Шуфриц Корректор В. Бутяг Тираж 995 Годписное Иванова49 Редакто Заказ 5 дарственног изобретений Ж, Ра нтъ г. Ужг уШ ро ая, 4 ЦНИИПИ Госпо делам13035, Москва, илиал ППП Пат ком итета С и открытиская наб., д д, ул. Прое ССР4/