Генератор импульсов ступенчатой формы

Союз Советских Социалистическик Республик(22) Заявлено 260280 (21) 2885917/18-21 (51)м Л с присоединением Заявки Ио(23) ПриоритетН 03 К 4/02 Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий) Авторыэобретеии Ю.В.Аладинский, Л.З.Бобровников, В В.В;Сушкевич и Н.Н.Шарапанов оМосковский ордена Трудового Красного Знам геологоразведочный институт нм. Серго Орд аявитель 54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМИ ие относится к импульс.и может быть использовае источника импульсови омеж точного заполрвого делителя напряжего операционного усилите р о устройств н и низкая Изобретенной техникено в качествв устройствах р у5 нения сигналов.Известен генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генерато тактовых импульсов, счетчик импульсов, блок ключей, резистивную сетку, триггер, источники опорного напряжения 11.Недостатками этог а яв - ляются малый диапазо надежность работы.Наиболее близким к изобретению по 15 технической сущности является генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу первого счетчика импульсов, 20 выходы которого подключены ко входам блока ключей, выходы которого через резистивную матрицу подключены к,инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирующий входкоторого подключен к выходу первого делителя напряжения, источник питания, выход которого соединен с питающими входами генератора тактовых импульсов, первого счетчика им пульсов, пения, перволя 21Недостатком известного устройства является малый диапазон работы.Цель изобретения - расширение диапазона работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу первЬго счетчика импульсов, выходы которого подключены ко входам блока ключей, выходы которого через резистивную матрицу подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к .выходу первого делителя напряжения, источник питания, выход которого соединен с питающим входом генератора тактовых импульсов, первого счетчика импульсов, первого . делителя напряжения, первого операционного усилителя, введены первый и второй триггеры, элемент И, первый, второй ключи, второй и третий делители напряжения, блок сброса, второй счетчик импульсов, второй блок Ключей, вторая резистивная матрица, второй и третий операционные усилителии блок масштабирования, первый входкоторого подключен к выходу первогооперационного усилителя, второй входк выходу второго операционного усилителя, а выход - к инвертирующемувходу третьего операционного усилителя, наинвертирующий вход которогоподключен к выходу второго делителянапряжения, управляющий вход которого подключен к выходу первого ключа,вход которого через первый триггерсоЕдинен с тактовым выходом второго счетчика импульсов и входом блока сброса, выход которого подключенк первому входу второго триггера,второй вход подключен к выходу первого счетчика импульсов, и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к первому выходувторого триггера, выход - ко входувторого счетчика импульсов, выходыкоторого через соединенные последовательно второй блок ключей и резистивную .матрицу, подключены к инвертирующему входу второго операционногоусилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу третьегоделителя напряжения, вход которого через второй ключ соединен со вторым выхо.дом второго триггера, при этом источникпитания подключен к питающим входамтриггера, элемента И, второгб счетчика импульсов, третьего делителя нап-ЗОряжения, блока сброса, первого триггера, второго делителя напряжения,второго и третьего операционного усилителя.На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1тактовых импульсов, первый счетчик2 импульсов, первый блок 3 ключей,первую резистивную сетку 4, первый 40операционный усилитель 5, первыйделитель б напряжения, источник 7питания, триггер 8, элемент И 9,первый и второй ключ 10 и 11, второйи третий делители 12 и 13 напряжения, блок 14 сброса, вспомогательныйтриггер 15, второй счетчик 16 импульсов, второй блок 17 ключей, втораярезистивная сетка 18, второй и третий операционные усилители 19 и 20,блок 21 масштабирования,Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии после включения питания до поступления первогоимпульса с генератора 1 все триггеры 55счетчиков 2 и 16, а также 8 и 15устанавливаются в такое положение,что на их неинверсных входах выходной потенциал соответствует логическрму нулю. При этом ключи в блоках що3 и 17, а также ключ 10 оказываются.закрытыми, а ключ 11 открыт потенциалом "логическая единица" с выходатриггера 8. Например, когда в счетчиках импульсов содержится по восемь триггеров, в блоках 3 и 17 содержится о восемь ключей.Через делитель 6 напряжения на вход первого операционного усилителя5 подается напряжение, например, +40 мВ, а через делитель 12 - напряжение того же знака, например +10, 2 В. Если первый ключ 10 замкнут, он зашунтирует дЕлитель 12 напряжения, и напряжение на его выходе равно нулю. В исходном положении напряжение на выходе третьего делителя 13 напряжения и, следовательно, на неинверсномвходе операционного усилителя 19 равно нулю. Если ключ 11 закрыт, на выходе делителя 13 напряжения получают напряжение, такое же, например, как и на выходе делителя б, т.е. в данном случае +40 мВ.Так как все ключи в блоке 3 закрыты, коэффициент передачи усилителя5 равен единице, и на его выходеполучаем напряжение +40 мВ. Это напряжение через блок 21 масштабирования,выполненный, например, в виде делителя, соединенного с цепью обратной связи усилителя 20, поступает на инверсный вход усилителя 20. Для сигнала с выхода усилителя 5 устанавливаюткоэффициент передачи, равный 1:28,т.е. 1;256, в блоке 21 масштабирова-.ния. Коэффйциент же передачи усилителя 2, устанавливают равным единице.Ввиду этого в исходном состоянии выходное напряжение равно 10,2 В -- В = (10,2-0,156 10 ) В.После поступления первого импульса на вход счетчика 2 открываетсяпервый ключ в блоке 3, первый резистор в сетке 4 подключается к общейшине, коэффициент передачи усилителя5 становится равным двум, выходноенапряжение усилителя 5 становитсяравным +80 мВ, а выходное напряжениегенератора равно (10,2-0,312 10 )В.После поступления второго импульсана вход счетчика 2 первый ключ вблоке 3 закрывается, а открываетсявторой ключ, второй резистор в сетке 4 подключается к общей шине, коэффициент передачи усилителя 5 становится равным трем, выходное напряжение усилителя 5+120 мВ, а генераторав целом (10,2-0,468 10-) В. Послепоступления третьего импульса в блоке 3 открываются первый и второй ключи, к общЕй шине подключаются дварезистора из сетки 4, коэффициент передачи усилителя 5 становится равнымчетырем, выходное напряжение усилителя 5+160 мВ, а генератора в целом -(10,2 - 0,62410)В,Таким образом, по мере поступления импульсов иа вход основного счетчика 2 импульсов на выходе усилителя20 формируется ступенчато-спадающеенапряжение со ступенькой в 0,156 мВ.После прохождения двести пятьдесятФормула изобретения Генератор импульсов ступенчатой формы, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены ко входам блока ключей, выходы которого через резистивную матрицу подклгчены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, источника питания, выход которого соединен с питающим входом генератора тактовых импульсов, первого счетчика импульсов, первого делителя напряжения, первого операционного усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения диапазона работы,в него введены первый и второй триггеры, элемент И, первый и второй ключи, второй и третий делители напряжения, блок сброса, второй счетчик импульсов, второй блок ключей, вторая резистивная матрица, второй и третий операционные усилители и блок масштабирования, первый вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, второй вход - к выходу второго операционного усилителя, а выход - к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу второго делителя напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу первого ключа,. вход которого через первый триггер соединен с тактовым выходом второго счезпятого импульса выходное напряжение генератора равно (10,2-0,04 )В.Двести пятьдесят шестои импульс устанавливает код счетчика 2 из(11111111) в (00000000). Одновременно задним фронтом импульса с выхода последнего триггера 2 перебрасывается триггер 8,гак что на его инверсном выходе устанавливается потенциал "логическийнуль", а на неинверсном выходе - "ло-.гическая единица". При этом второй (рключ 11 закрывается, на неинверсный вход второго операционного усилителя 19 поступает напряжение с третьего делителя 13 напряжения. Это напряжение, равно 40 МВ. Так как после двести пятьдесят шестого импульса все триггеры счетчиков 2 и 16 по неинверсному выходу находятся в состоянии "логический нуль", все ключи в блоках 3 и 17 закрыты, коэффициенты передачи усилителей 5 и 19 сказыва ются равными единице, а напряжения на выходах этих усилителей равно 40 мВ. В блоке 21 масштабирования коэффициент передачи для сигнала с выхода усилителя 19 устанавливается равным еди нице, поэтому выходное напряжЕние генератора после двести пятьдесят шестого импульса равно (10,2-0,04-0,156 Фф 10 ) В , т.е, еще на одну ступеньку меньше, чем после двести пятьдесят пятого импульса. Далее цикл продолжается также, как описано выше, до поступления пятьсот одиннадцатого импульса. После поступления пятьсот.одиннадцатого импульса выходное напряжение генератора равно (10,2-0,08)В.Пятьсот двенадцатый импульс устанавливает все триггеры в счетчике 2 в исходное состояние, При этом срабатывает первый триггер в счетчике 16, он замыкает первый ключ в блоке 17 40 ключей, этот ключ замыкает на общую шину устройства первый резистор в сетке 18, благодаря чему коэффициент передачи усилителя 19 становится равным ,двум, напряжение на выходе усилителя 19 равно +80 мВ, а на выходе генератора равно (10,2-0,08-0,0156 10 )В, т.е. после очередного импульса выходное напряжение генератора уменьшается еще на одну ступеньку. 50)1 редлагаемый цикл повторяется до ,тех пор, пока все триггеры в счетчиках 2 и 16 не установятся в состоянии "логическая единица" на неинверсном выходе. При этом напряжение на выхо.- де генератора равно нулю. Следующим импульсом все триггеры счетчиков 2 и 16 устанавливаются в исходное состояние, задним фронтом импульса с выхода последнего триггера счетчика 16 запускается по счетному входу вспомогательный триггер 15, который открывает первый ключ 10, что,автоматически выключает напряжение на выходе второго делителя 22 напряжения и на неинверсном входе усилителя 20, Одновременно через блок 14 сброса подаетсяимпульс сброса на вход триггера 8,т.е. триггер 8 также устанавливаетсяв исходное положение. В данном случаевыходное напряжение генератора равно-0,156 10-З В, т.е. уменьшается ещена одну ступеньку.При поступлении следующих импульсов на вход счетчика 2 генератор работает так же, как описано. за исключением того, что на неинверсный входусилителя 20 не поступает напряжение+10,2 В, При этом генератор вырабатывает ступенчато возрастающее напряжение отрицательного знака. После того,как вновь все триггеры счетчиков 2 и16 установятся в состояние "логическая единица", выходное напряжение генератора равно -10,2 В. Следующим импульсом все триггеры счетчиков 2 и 16,а также триггеры 8 и 15 устанавливаются в исходное состояние, к неинверсному входу усилителя 20 подключаетсянапряжение +10,2 В, происходит резкийпереброс выходного напряжения генератора от горизонтальных до положительных значений, и .цикл многократноповторяется,чика импульсов и входом блока сброса,выход которого подключен к первомувходу второго триггера, второй входкоторого подключен к выходу первогосчетчика импульсов и к первому входуэлемента И, второй вход которого подключен к первому выходу второго триггера, выход - ко входу второго счетчика импульсов, выходы которого черезсоединенные последовательно второйблок ключей и резистивную матрицу подключены к инвертирующему входу второгооперационного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходутретьего делителя напряжения, входкоторого через второй ключ соединен со вторым выходом второго триггера,при этом источник питания подключенк питающим входам триггера, элементаИ, второго счетчика импульсов, третьего делителя напряжения, блока сброса,первого триггера, второго делителянапряжения, второго и третьего операционного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 538480, кл.фН 03 К 4/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССР2. Кофлин и др. Операционные усилители и линейные интегральные схемы;М., "Мирф, 1979, с. 353.875600 Составитель А.Горбачеедактор О.Черниченко Техред А,Савка рректор О.Бил одписно 4/5 од, ул. Проектная лиал ППП "Патентф,аказ 9379/85 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москва, Тираж 991ственного комитета Собретений и открытий35, Раушская наб., д