Генератор трапецеидального сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИ ХРЕаЪБЛИН(19 у (11 1)4 Н 03 К 4/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тельство ССС К 4/02, 1982 льство СССР К 4/02, 1982(57) Иэобретной технике ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО. СИГносится к импуль быть использова мож истемах развертывароцессов. Цель иэоб ние функциональных о, например, в ия исследуемых етения - расши ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМ,/ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидУ 1027807, кл. Н 03Авторское свидетУ 105803 б, кл . Н 03 возможностей устройства, достигаетсяпутем обеспечения воэможности формирования трапецеидального сигнала срегулируемой амплитудой переднего цзаднего фронтов импульсов. При этомдля регулировки амплитуды переднегофронта трапецеидального сигнала изменяют первое опорное напряжение Иа для регулировки заднего фронта изменяют второе опорное напряжение ИПри изменении разности первого и второго опорных напряжений изменяетсядлительность импульса трапецеидального сигнала. Для изменения крутизнынаклона формируемого сигнала изменяютнапряжение источника 3 входного напряжения и длительность 3 импульсов134093 генератора 5. Регулируя время г. эле 5 мента задержки 25, изменяют частоту следования выходных импульсов генератора. Пределы изменения опорных наИзобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано, например, в системах развертывания исследуемых процессов.Цель изобретения - расширение Функ циональных возможностей устройствапутем обеспечения возможности Формирования трапецеидального сигнала с регулируемс)й амплитудой переднего и заднего Фронтов импульсов. ЮНа Фиг. 1 дана структурная схемаустройства; на Фиг. 2временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство содержит входной ключ1, вход которого через выключатель 2 5соединен с источником 3 входного напряжения, первый запоминающий элемент4 и тактовый генератор 5 импульсовпервый выход которого соединен с управляющим входом входного ключа 1, 20первый сумматор 6, второй запоминающий элемент 7, первый 8 и второй 9выходные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающих элементов 4 и 7, выходы подключены к первому входу первого сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом входного ключа 1, авыход сумматора 6 соединен с входомпервого и второго запоминающих элементов 4 и 7. Управляющие входы второго запоминающего элемента 7 и первого выходного ключа 8, а также запоминающего элемента 4 и второго выходного ключа 9 подключены соответственно к первому и второму выходам тактового генератора 5, Первый 10 и второй 11 ключи, второй сумматор 12,первая 13 и вторая 14 ЕС-цепи, входыкоторых подключены к входу входного 40ключа 1, а к каждому из выходов параллельно подключены соответственнопервый 10 и второй 11 ключи. Выходвторого сумматора 12 через первый ог-раничивающий резистор 15 подключен к 45первому входу первого компаратора 16,на второй вход которого подается пряжений, вхолного напряжения, а также величини г, показаны на граФиках, поясняющих работу генератора, приведенных в описании изобретения. 2 ил,2опорное напряжение Б а выход - че- рез первый одновибратор 17 соединен с входом установки в нулевое состояние триггера 18. Инверсный выход триггера соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 19, вход которого соединен через второй ограничивающий резистор 20 с выходом второго сумматора 12 и через третий органичивающий резистор 21 - с первым входом второго компаратора 22, на второй вход которого подается опорное напряжение П , а выход соединен с входом второго одновибратора 23, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 24 и через регулируемый элемент 25 задержки - с первым входом второго элемента ИЛИ 26, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 24 и с шиной 27 установки устройства в исходное состояние, Кроме этого, устройство содержит второй 28 и третий 29 аналого вые ключи, подключенные параллельно конденсатору первого 4 и второго 7 . запоминающего элементов, управляющие входы этих ключей объединены и соединены с управляющим входом тактового генератора 5, с выходом второго элемента ИЛИ 26 и с первыми входами третьего 30 и четвертого 31 элементов ИЛИ, вторые входы каждого из которых соединены соответственно с вторым и первым выходами тактового генератора 5 а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого 10 и второго 11 дополнительных ключей. Прямой выход триггера 18 соединен с элементом 32 индикапии, а выход первого аналогового ключа 19 соединен с выходной клеммой 33 устройства.Устройство работает следующим образом,Перед началом работы устройства включают выключатель 2 и на шину 27 установки устройства в исходное состояние подают импульс (фиг. 2 ), кс 3 13240 тарый, пройдя через элемент ИЛИ 26, поступает на управляющие входы ключей 28 и 29 и управляющий вход тактового генератора 5, при этом ключи 28 и 29 срабатывают и разряжают кон 5 денсаторы запоминающих элементов 4 и 7, а тактовый генератор 5 устанавливается в исходное состояние. Далее, пройдя через элементы ИЛИ 30 и 31 импульс поступает на управляющие вхо ды ключей 10 и 11, которые срабатывают и разряжают конденсаторы КС- цепей 13 и 14. Одновременно, пройдя через элемент ИЛИ 24, этот импульс задним фронтом устанавливает триггер 18 в единичное состояние по прямому выходу, и включается элемент 32, а по инверсному выходу триггер 18 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2 к), вследствие чего ключ 19 в исходном состоянии остается в разомкнутом состоянии.Тактовый генератор 5 формирует два импульсных напряжения, сдвинутых на 180 (фиг. 25,1). Первое напряже ние управляет работой ключей 1 и 8, ключа запоминающего элемента 7 и через элемент ИЛИ 31 ключа 11 (фиг.28), второе напряжение управляет работой ключа 9, ключа запоминающего элемента 4 и через элемент ИЛИ 30 ключа 10. При положительном импульсе ключи замыкаются, а при отрицательном - размыкаются. При этом ключи .10 и 11 срабатывают соответственно через элементы ИЛИ 30 и 31, которые выдают уп. - равляющие сигналы на выходе при наличии на их вторых входах положительных импульсов с выходов тактового генератора 5 или наличии на первых входах положительных импульсов с выхода элемента ИЛИ 26.Сумматор 6 имеет по каждому входу коэффициент передачи, равный "1". Конденсаторы перед началом работы устройства разряжены.При поступлении первого управляющего импульса (фиг. 2,интервал времени между точками 34-36) замыкаются ключи 1 и 8 и ключ запоминающего элемента 7На выходе сумматора 6 устанавливается напряжение У. При этом конденсатор запоминающего элемента 7 заряжается через малое выходное сопротивление сумматора 6 до напряжения 55 Б.Таким образом, в течение первого периода управляющих импульсов напряжение на выходе запоминающего элемен 93 4та 7 остается неизменным и равнымО (фиг, 2 г, интервал времени междуточками 34-36). При открывании ключа9 и ключа запоминающего элемента 4(фиг. 26, интервал времени между точками 35-36) ключи 1,8 и ключ запоминающего элемента 7 запираются. Напряжениеравное Б, с выхода запоминающего элемента 7 через ключ 9 поступает на вход сумматора 6, конденсатор запоминающего элемента 4 заряжается до напряжения Б. Напряжение навыходе запоминающего элемента 4, равное П, остается неизменным в течениеинтервала времени между точками 3537 (фиг. 2). Далее вновь замыкаются ключи 1, 8 и ключ запоминающегоэлемента 7. При этом на входе сумматора 6 устанавливается напряжение,1равное 2 У, так как на каждый входсумматора 6 через ключи 1 и 8 подается напряжение, равное О, Напряжениес выхода сумматора 6 записывается запоминающим элементом 7, на выходе согласующего усилителя которого устанавливается напряжение 2 П (фиг. 22,момент времени - точка 36). При следующем такте это напряжение переписывается в запоминающий элемент 4(фиг, 2, момент времени - точка 37).Далее процессы повторяются с периодом 2. В результате этого на выходезапоминающих элементов 4 и 7 формируются ступенчатые напряжения, сдвинутые на время. Ступенчатые напряжения (фиг. 22,) с выходов запоминающих элементов 4 и 7 поступают соответственно на третий и четвертыйвходы сумматора 12. При сложенииэтих напряжений на сумматоре 12 формируется новое ступенчатое напряжение, крутизна которого в два разабольше, чем крутизна слагаемых напряжений (фиг. 2 е),При периодическом замыкании ключей 10 и 11 под действием управляющих импульсов тактового генератора,проходящих соответственно через элемент ИЛИ 30 и 31, на конденсаторахКС-цепей 13 и 14 формируются пилообразные напряжения (фиг. 2 ж,) с ампли.тудойДля правильной работы схемы параметры сумматора 12 выбраны так, чтобы выполнялись соотношенияп К п КзКф Пр где К,К - коэффициенты передачисумматора 42 по соответствующим входам,0 - амплитуда входногонапряженияП - амплитуда напряжения,до которой заряжаются конденсаторы КСцепей за время.Постоянная времени КС-цепей выбрана так, чтобы использовался только начальный участок зарядной экспоненты р конденсатора и напряжение на выходах цепей было линейно.В этом случае при суммировании ступенчатого напряжения (фиг. 26) с пилообразными напряжениями (фиг. 2 ж 15 поступающих на входы сумматора 12, получается линейно нарастающее напряжение (Фиг. 20), снимаемое с выхода сумматора 12, которое через ограничивающий резистор 15 поступает на ин р вертирующий вход компаратора 16. При этом на инвертирующий вход компаратора 16 подано опорное напряжение Б таким образом, что компаратор 16 находится в области отрицательного ограничения. При достижении напряжением на неинвертирующем входе компаратора 16 опорного напряжения Б, (фиг. 2 ь, момент времени - точка 38), компаратор 16 переходит в область положи р тельного ограничения, и по переднему фронту этого напряжения срабатывает одновибратор 17 и формирует на выходе импульс (Фиг, 2 м),по заднему фронту которого триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на инверсном выходе триггера 18 появляется напряжение "1" под действием которого замыкается ключ 19 и через ограничивающий резистор 4 р 20 на выходную клемму 33 устройства поступает выходное напряжение сумматора. 12 и формируется передний фронт трапецеидального сигнала (фиг.2 н). Напряжение с выхода сумматора 45 12 через ограничивающий резистор 21 также поступает на неинвертирующий вход компаратора 22, на инвертирующий вход которого подано опорное напряжение У таким образом, что компаратор 22 находится в области отрицательного ограничения. При достижении напряжением на неинвертирующем входе компаратора 22 окорного напряжения П (фиг. 2, момент времени точка 39), компаратор 22 переходит в область положительного ограничения, а на выходе одновибратора 23 формируется импульс (фиг. 2 п), который пройдя через элемент ИЛИ 24, по .тупает на вход установки в единичное состояние триггера 18 и устанавли,вает его в единичное состояние. При этом на инверсном выходе триггера 18 устанавливается "0" (фиг. 2 к), вследствие чего ключ 19 размыкается, прерывая тем самым нарастание напряжения на выходной клемме 33 устройства, и формируется задний фронт трапецеидаль. ного сигнала (фиг. 2 н). Импульс с выхода одновибратора 23 (фиг. 2 п),пройдя через регулируемый элемент 25 задержки (фиг. .р), через время Т поступает на первый вход элемента ИЛИ 26, а пройдя через него, поступает на управляющие входы ключей 28, 29 и управляющий вход тактового генератора 5, При этом ключи 28 и 29 срабатывают и разряжают конденсаторы запоминающих элементов 4 и 7, а тактовый генератор 5 устанавливается в исходное положение, Далее, пройдя через элементы ИЛИ 30 и 31, импульс поступает на управляющие входы ключей 10 и 11, которые срабатывают и разряжают конденсаторы КС-цепей 13 и 14.Таким образом, устройство возвращается в первоначальное состояние, когда конденсаторы разряжены, а тактовый генератор обнулен. По окончании действия импульса с выхода элемента 25 задержки начинается новый цикл Формирования трапецеидального сигнала (Фиг. 2 п), и процессы повторяются аналогично описанному выше.Для регулировки амплитуды переднего фронта трапецеидального сигнала изменяют опорное напряжение У а для регулировки заднего фронта изменяют опорное напряжение УПри изменении разности опорных напряжений Б -Б, изменяется длительность импульса трапецеидального сигнала.Для изменения крутизны наклона формируемого сигнала изменяют напряжение У источника 3 входного напряжения и длительность . генератора 5 тактовых импульсов 8. 1 егулируя время Т эле мента 25 задержки, изменяют частоту следования выходных импульсов генератора. Для прекращения формирования импульсов выключают выключатель 2.Формула изобретенияГенератор трапецеидального сигнала, содержащий первую и вторую КС- цепи, входы которых подключены к пер 132 ч 09.3ному выводу входного ключа, а выходычерез соответственно первый и второйключи соединены с общей шиной, первый сумматор, первый и второй запоминающие элементы, первый и второй выходные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами первогои второго запоминающих элементов, выходы подключены к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с вторым выводом входного ключа, а выход первого сумматора соединен с входами первого и второго запоминающих элементов, второйсумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первой и второй КС-цепей,третий и четвертый входы - с выходамисоответственно первого и второго запоминающих элементов, тактовый гене- Иратор импульсов, первый выход которого соединен с управляющим вх 1 одом второго запоминающего элемента и с управляЮщими входами входного и первоговыходного ключей, второй выход - с 25управляющим входом первого запоминающего элемента и с управляющим входомвторого. выходного ключа, а также источник входного напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 30расширения функциональных возможностей устройства, в него введены первый, второй и третий аналоговые ключи, первый, второй и третий ограничивающие резисторы, первый и второйкомпараторы, первый и второй одновибраторы, триггер, элемент индикации,регулируемый элемент задержки, с первого по четвертый элементы ИЛИ и выключатель, причем второй и третий 40аналоговые ключи подключены параллельно конденсаторам первого и второго запоминающих элементов соответственно,управляющие входы этих ключей соедицены с управляющим входом тактовогогенератора импульсов, с выходом второго элемента ИЛИ и с первыми входами третьего и четвертого элементовИЛИ, вторые входы которых соединенысоответственно с вторым и первым выходами тактового генератора импульсов, а выходы соединены соответственно с управляющими входами первого ивторого ключей, при этом первый входпервого компаратора через первый ограничивающий резистор соединен с выходом второго сумматора, второй входс первой шиной опорного напряжения,выход первого компаратора через первый одновибратор соединен с входомустановки в нулевое состояние триггера, вход установки в единичное состояние которого соединен с выходомпервого элемента ИЛИ, прямой выходтриггера соединен с элементом индикации, а инверсный выход триггера соединен с управляющим входом первогоаналогового ключа, первый вывод которого соединен с выходом устройства,второй вывод через второй ограничивающий резистор соединен с выходомвторого сумматора, который через третий ограничивающий резистор соединенс первым входом второго компаратора,второй вход которого соединен с вто 1рой шиной опорного напряжения, а выход - с входом второго одновибратора,выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и через регулируемый элемент задержки - с первымвходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с шинойустановки устройства в исходное состояние, причем источник входного напряжения через выключатель соединен с первым выводом входного ключа.1324093 оставитель А.Смирновехред Л.Олийнык дакт Корректор М,Демчик ов ка одписно Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,972/56 Тираж 901НИИЛИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж, Р комитета СССРоткрытийушская наб., д, 4