Перестраиваемый генератор пилообразного напряжения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики приТомском институте автоматизированныхсистем управления и радиоэлектроники(56) Авторское свидетельство СССР(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прикладном телевидении, а такжев аппаратуре для физико-химическихэкспериментальных исследований, Цельюизобретения является расширение функциональных возможностей при одновременном повышении точности установкитребуемых параметров и их стабильности. При этом обеспечивается произвольное количество интервалов аппроксимации, а их длительность и крутизна выходного сигнала задаются цифровым кодом, Перестраиваемый генератор содержит блок 1 управления, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3формирования временных интервалов,блок 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения, интегратор 5 и согласующий усилитель 6.Блок 3 содержит управляемый делитель7 частоты, счетчик 8 импульсов, цифровой компаратор 9, управляемый адресный счетчик 10, элемент ИЛИ 11,формирователь 12 импульсов, мультиплексор 13, запоминающий блок 14,инверторы 15 и 17, Блок 4 содержитадресный счетчик 18,мультиплексор 19,запоминающий блок 20,аналоговый преобразователь 21, диод 22, Генераторпозволяет в широких пределах осу"ществлять регулировку периода пилообразного напряжения, длительностиинтервалов и формы пилообразного напряжения. 3 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прикладном телевидении, а также в аппаратуре для физико-химических5 экспериментальных исследований.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одновременном повышении точности установки требуемых параметров и их стабильности.При этом обеспечивается произвольцое количество интервалов аппроксимации, а их длительность и крутизнавыходного сигнала задаются цифровым15кодом.На фиг, 1 показана структурнаясхема перестраиваемого генераторапилообразного напряжения; на фиг,2 -структурная схема блока управления;ца Фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу генератора,Перестраиваемый генератор пилообразного напряжения (фиг.1) состоит25из последовательно включенных блока1 управления, генератора 2 тактовыхимпульсов, блока 3 формирования временных интервалов, блока 4 формирования скорости изменения пилообразногонапряжения, интегратора 5 и согласую щего усилителя 6,Блок 3 формирования временных интервалов содержит управляемый делитель 7 частоты, счетчик 8 импульсов,цифровой компаратор 9, управляемый 35адресный счетчик 10, элемент ИЛИ 11,формирователь 12 импульсов, первыймультиплексор 13, первый запоминающий блок 14, первый инвертор 15, первый диод 16 и второй инвертор 17, 40причем вычитающий вход управляемогоделителя 7 образует первый вход блока 3 и соединен с выходом генератора2, а его управляющий вход образуетвторой вход блока 3, Выход переноса 45управляемого делителя 7 соединен сего входом установки и со счетнымвходом счетчика 8, информационныйвыход которого подключен к первомувходу цифрового компаратора 9, выходкоторого является первым выходом блока 3, а также соединен с суммирующимвходом управляемого адресного счетчика 10 и с первым входом элемента ИЛИ11, Выход переноса управляемого адресного счетчика 10 через первыйинвертор 15, первый диод 16 и второйинвертор 17 соединен с его установочным входом, Управляющий вход адресного счетчика 10 образует третий входблока 3, а его информационный выходсоединен с первым входом первогомультиплексора 13, второй вход которого образует четвертый вход блока 3,управляющий вход, соединенный с управляющим входом первого запоминающего блока 14, образует пятый входблока 3, а выход соединен с адреснымвходом первого запоминающего блока14, выход которого подключен к второму входу цифрового компаратора 9, авход записи образует шестой вход блока 3,Бпок 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения содержит последовательно включенные адресный счетчик 18, второй мультиплексор19, второй вход которого образуетвторой вход блока 4, а управляющийвход - третий вход блока 4, второйзапоминающий блок 20, вход записикоторого образует четвертый входблока 4, а управляющий вход соединенс третьим входом блока 4, и цифроаналоговый преобразователь 21, выходкоторого образует выход блока 4 иподключен к входу интегратора 5,Вход второго инвертора 7, объединенный с входом установки нуля адресного счетчика 18, формирователя12, соединен с катодом второго диода 22, Выход формирователя 12 подключен к второму входу эдемента ИЛИ 11,обрадует второй выход блока 3 и соединен с установочным входом интегратора 5Счетный вход адресного счетчика 18 является первым входом блока4 и соединен с первым выходом блока3 формирования временных интервалов.Второй, третий, четвертый, пятый ишестой выходы блока 1 управления подключены соответственно к второму,третьему, четвертому, пятому и шестомувходам блока 3 формирования временныхинтервалов, Седьмой, восьмой и девятый выходы блока 1 управления подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока 4 формирования скорости изменения пилообразного напряжения, Десятый выходблока 1 управления соединен с анодомвторого диода 22, одиннадцатый - свходом установки нуля интегратора 5,Выход интегратора 5 подключен к входу согласующего усилителя 6, выходкоторого образует выход всего устройства,10 На фиг, 3 показаны следующие временные диаграммы: 37,38 - сигналы, полученные соответственно на десятом и первом выходах блока 1 управления; З 5 39 - импульсная последовательность на выходе генератора 2 тактовых импульсов; 40 - импульсная последовательность на выходе управляемого делителя 7 частоты; 4 1 - последователь ность цифровых кодов на втором входе цифрового компаратора 9; 42 - последовательность цифровых кодов на первом входе цифрового компаратора 9;43 - последовательность выходных 45 импульсов цифрового компаратора 9;44 - последовательность цифровых кодов на выходе второго эапоминаю- щегЬ блока 20; 45 - форма выходного сигнала цифроаналогового преобразо вателя 2 1; 46 - форма выходного сигнала интегратора 5; 47 - последовательность цифровых кодов на выходе счетчика 10; 48 - последовательность импульсов на выходе формирователя 1255Все входящие в предложенную функциональную схему перестраиваемого генератора пилообразного напряжения цифровые блоки выполнены с использоВлок 1 управления (Фиг.2) состоит из кнопки 23 "Сброс", резисторов 24, 25, 26, источника 27 питания, тумблера 28 "Пуск", тумблера 29 "Запись- считывание интервалов", тумблера 30 Запись-считывание скоростии программных переключателей 31-36, причем первый вывод кнопки 23 Сброс" образует десятый выход блока 1 (шинусброса), а второй вывод через резистор 24 подключен к "плюсу" источника 27 питанияТретий вывод тумблера 28 образует первый выход блока 1, второй вывод - одиннадцатый выход блока 1, а первый вывод соединен с общей шиной питания устройства. Третьи выводы тумблеров 29 и 30 через резисторы 25 и 26 соединены с "плюсом" источника 27 питания и образуют соответст венно пятый и восьмой выходы блока 1, Второй, третий, четвертый, шестой, седьмой и девятый выходы блока 1 образованы выходами программных переключателей 31-36, предназначенных для задания соответственно кодов периода пилообразного напряжения (31), количества интервалов аппроксимации (32), длительности интервалов (33, 34) и скорости изменения напряжения З 0 (35,36). ванием известных микросхем 155(133)серии, В качестве интегратора 5 исогласующего усилителя 6 применяютсяоперационные усилители 140(153) серии, Цифроаналоговый преобразователь21 выполнен на базе микросхемыК 572 ПА 1 А по двухквадрантной схеме,В качестве запоминающих устройств14 и 20 использованы оперативные запоминающие устройства серии КР 54 1РУ 2 или подобные им, Программные переключатели можно использовать типаПП 10,Принцип работы перестраиваемогогенератора пилообразного напряжениязаключается в том, что прямой ходпилообразного напряжения разбиваетсяна М интервалов аппроксимации, длительность и форма напряжения в пределах которых может регулироватьсянезависимо друг от друга,В исходном состоянии (тумблер 28в положении 2 - "Стоп" ) на информационных входах управляемого делителя7 частоты устанавливается в блоке 1управления программным переключателем 31 цифровой код коэффициента деления, влияющий непосредственно надлительность периода следованиясчетных импульсов Т.1Т = - -7 - =К То7 Ктэгде Т - длительность периода тактовых импульсов на выходе генератора 2;К - коэффициент деления управляемого делителя 7,На информационных входах управляемого адресного счетчика 10 устанавливается программным переключателем32 цифровой код количества интервалов М. Через мультиплексоры 13 и 19по адресным шинам и входам записизапоминающих устройств 14 и 20 почислу интервалов И вводятся (в блокеуправления 1, программные переключатели 33, 35 и 34, 36) цифровые коды,определяющие соответственно адресаи длительности этих интервалов К1 Уадреса и скорости изменения напряжения Ч; на каждом из них, Режим записи и считывания выбирается с помощьютумблеров 29 и 30 в блоке управления.Навходе интегратора 5 - нулевое напряжение, так как тумблер 28 в положении "Стоп".Перед включением устройства надесятом выходе блока 1 управления1406745 5 10 15 20 25 30 35 40 длительности второго интервала К(вр.диаграмма 41) и скорости изменения напряжения Ч(вр .диаграмма 44)соответственно. Выходное напряжениецифроаналогового преобразователя 2 1(вр.диаграмма 45) поступает на входинтегратора 5, с выхода которого(вр,диаграмма 46) напряжение, изменяющееся с заданной скоростью, поступает на согласующий усилитель 6, Свыхода цифрового компаратора 9 приравенстве кодов на его первом и втором входах импульс поступает такжечерез элемент ИЛИ 11 на установочный вход счетчика 8, переводя его висходное состояние, С этого моментаначинается формирование следующего тем записи соответствующего числа Ч 1 45в запоминающее устройство 20; длительность прямого хода пилообразногонапряжения Тзадается и меняетсяпутем ввода соответствующего числаК (коэффициента деления) через информационные входы управляемого де лителя 7, при этом пропорциональноменяется длительность каждого интервала аппроксимации;. имеется воэможность установки в пределах любогоинтервала скорости любого знака,Таким образом, генератор позволяет в широких пределах осуществлятьрегулировку периода пилообразного при однократном нажатии кнопки 23 "Сброс" (фиг3) появляется импульс (вр.диаграмма 37), который устанавливает счетчик 8, управляемый адресный счетчик 10 и адресный счетчик 18 в исходное нулевое состояниеПроходя через формирователь 12, он же поступает на установочный вход интегратора 5 и, разряжая в нем интегрирующий конденсатор, устанавливает его в нулевое состояние. Переводом тумблера 28 в положение "Пуск" на управляющий вход генератора 2 тактовых импульсов подается разрешение на включение (вр,диаграмма 38,39). С выхода первого запоминающего блока 14 код длительности первого интервала К, поступает на вход цифрового компаратора 9 (вр.диаграмма 4 1), а с выхода запоминающего устройства 20 на вход цифроаналогового преобразователя 21 поступает код скорости Ч, первого интервала (вр,диаграмма 44), По мере поступления тактовых импульсов через управляемый делительчастоты (вр,диаграмма 40) на счетный вход счетчика 8 на его информационном выходе формируется нарастающий код, который поступает на первый вход цифрового компаратора 9 (вр,диаграмма 42) . В момент равенства кодов на выходе цифрового компаратора 9 появляется импульс (вр,диаграмма 43) . Он поступает на счетные входы адресных счетчиков 10 и 18, на информационных выходах которых формируются коды второго адреса и поступают через мультиплексоры 13 и 19 на адресные шины запоминающих блоков 14 и 20С выходов запоминающих блоков 14 и 20 происходит считывание кодов интервала пилообразного напряженияи т,д,По окончании счета управляемымадресным счетчиком 10, когда числосформированных интервалов равно М,на его выходе переноса появляетсяимпульс (вр,диаграмма 47). Он поступает на установочные входы управляемого адресного счетчика 10 (черезпервый инвертор 15, диод 16 и второйинвертор 17) и адресного счетчика 18(через первый инвертор 15 и диод 16),переводя их в исходное (нулевое) состояние, а также на вход формирователя 12, Выходной импульс формирователя 12 (вр,диаграмма 48) поступаетна установочный вход интегратора 5,осуществляя разряд интегрирующегоконденсатора. По окончании действияэтого импульса начинается процессформирования второго периода прямогохода пилообразного напряжения в описанном вьппе порядке и т,д,В результате длительность формируемого пилообразного импульса Тир = (К+ К ++ К; ++иЕ К1 Из рассмотренной работы генератора видно, что расширение его функциональных возможностей достигается следующим; количество интервалов аппроксимации варьируется путем ввода желаемого числа М через информационные входы управляемого адресного счетчика 10; длительность каждого интервала Т . задается и меняется неэависи 1мо путем записи соответствующего числа К; в запоминающее устройство 14; скорость изменения напряжения на каждом интервале задается и меняется пунапряжения, числа интервалов аппроксимации, длительности интервалов иформы пилообразного напряжения. Пределы регулирования и точности определяются выбранным типом цифровых микросхем, разрядностью и их количеством, поскольку пределы всех регулируемых параметров генератора легкорасширяются путем их наращивания,10 формула изобретенияПерестраиваемый генератор пилообразного напряжения, содержащий последовательно соединенные генератор так товых импульсов, блок формирования временных интервалов, блок формирования скорости изменения пилообразного напряжения, интегратор и согласующий усилитель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей при одновременном повышении точности установки требуемых параметров и их стабильности, в него введен блок управ ления, первый выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, выполненного управляемым, а блок формирования временных интервалов содержит формирователь импульсов, элемент ИЛИ и последовательно соединенные управляемый делитель частоты, вычитающий вход которого образует первый вход блока и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а управляющий вход образу 35 ет второй вход блока, счетчик импульсов, цифровой компаратор, управляемый адресный счетчик, управляющий вход которго образует третий вход блока,40 первый мультиплексор, второй вход которого образует четвертый вход блока, а управляющий вход - пятый вход блока, и первый запоминающий блок, вход записи которого образует шестой вход блока, упраплякший нх д соединен с пятым входом блока, а выход подключен к второму входу цифрового компаратора, выход которого через элемент ИЛИ подключен к установочному входу счетчика импульсов и образует первый выход блока, выход переноса управляемого адресного счетчика соединен через первый инвертор, первый диод и второй инвертор с его установочным входом, вход второго инвертора соединен с катодом второго диода и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и образует второй выход блока, при этом блок формирования скорости изменения пилообразного напряжения содержит последовательно соединенные адресный счетчик, установочный вход которого подключен к катоду второго диода, второй мультиплексор, второй вход которого образует второй вход блока, а управляющий вход - третий вход блока, второй запоминающий вход, вход записи которого образует четвертый вход блока, управляющий вход соединен с третьим входом блока, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого образует выход блока, прп этом установочный вход интегратора соединен с вторым выходом блок формирования временных интервалов, вгорой, третий, четвертьп, пятый и шес - той входы которого подключены соответственно к второму, третьему, четвертому, пятому и шестому выходам блока управления, седьмой, восьмой и девятый выходы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам блока формирования скорости, десятый выход - к аноду второго диода, а одиннадцатый - к входу установки нуля интегратора,Составитель А.СмирновТехред А.Кравчук Коррек Обручар Редактор М,Бандура Тирах 928 Заказ 3205 одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная