Стабилизированный генератор треугольного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 а 4 Н Оз К 4/О НИЕ ИЗ ИЯ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВ во СССР 1985. В.А, Ана нератора соответ качест- оводник, НЭТИ,мпульс ого регули - повышетва запереходных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ Гкнт СССР(56) Авторское свидетельстУ 1256128, кл. Н 03 К 4/08Гультяев А.Н Будниковлиз и синтез параметров гетреугольного напряжения вствии с заданным критериемва. - В кн,: Силовая полупрковая техника. - Новосибирс1982, с, 81-90.(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР ТРУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к иной технике и может найти примененив устройствах автоматическрования. Цель изобретенияние быстродействия устройссчет ускорения в два разапроцессов установления заданной ам.8014959 плитуды треугольного напряжения приизменении его частоты. В устройство,содержащее блок 1 управления наклоном, модулятор 2, интегратор 3, инвертор 4, источник 5 опорного напряжения, пороговые элементы 6,7, блок 9управления, введен элемент 8 задержки, новые связи, а блок 9 управлениясодержит инверторы 14-19, элементыИ 20-23, элемент исключающее ИЛИ 24и элемент 2 И - 2 ИЛИ 25, В блоке 1управления наклоном формируется напряжение, поступающее через модулятор 2,который может изменять полярностьэтого напряжения, на интегратор 3.При достижении треугольным напряжением значения, задаваемого источником 5в блоке 1 происходит уменьшение управляюцего напряжения, а если амплитуда треугольного напряжения не достигает заданного значения, напряжение в блоке 1 увеличивается. Благодаря отличительным признакам изменениянапряжения в блоке 1 происходят в двараза чаце. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вустройствах автоматического регулирования, 5Цель изобретения - повышение быстродействия за счет увеличения в двараза скорости переходных процессовустановления заданной амплитуды треугольного напряжения при изменении 10ходной частотыНа фиг. 1 показана структурнаясхема генератора; на фиг2 " схемаблока управления наклоном; на фиг.3схема модулятора; на фиг. 4 - времен" 15ные диаграммы работы устройства.Предлагаемый генератор (фиг.1) содержит блок 1 управления наклоном,модулятор 2, интегратор 3 и инвертор4, соединенные последовательно, источник 5 опорного напряжения, первый,6 и второй 7 пороговые элементы, эле,мент 8 задержки, блок 9 управления,25шину 10 управляющего напряжения, шину 11 импульсов синхронизации, первую 12 и вторую 13 выходные шины,Вход блока 1 соединен с шиной 11 аего выход - с вторым входом модулятора 2. Выходы интегратора 3 и инвертора 4 соединены с первыми входами первого б и второго 7 пороговых элементов соответственно, а также с первой12 и второй 13 выходными шинами соответственно. Вторые входы первого 6и второго 7 пороговых элементов соединены с выходом источника 5, а выходы - с первым и вторым входами блока9 управления соответственно, третийвход которого соединен с шиной 11 ичерез элемент 8 задержки с его же 40четвертым входом. Первый и второйвыходы блока 9 управления соединеныс первым и вторым управляющими входами блока 1, а с:третьего по шестойвыходы соединены соответственно с пер.45вым, вторым, третьим и четвертым входами модулятора 2,РБлок 9 управления содержит с первого по шестой элементы НЕ 14-19, спервого по четвертый элементы И 2023, элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 24 и элемент 2 ИИЛИ 25, при этом вход первого элемента НЕ 14 является первымвходом блока 9 управления и соединенс первым входом элемента 2 ИИЛИ 25,а выход соединен с первым вхОдом первого элемента И 20, вход второго элемента НЕ 15 является вторым входомблока 9 управления и соединен с вторым входом элемента 2 ИИЛИ 25, а выход соединен с первым входом второгоэлемента И 21, вход третьего элемента НЕ 16 является третьим входом блока 9 управления и соединен с первымивходами четвертого элемента И 23 иэпемента ИСКЛЮЧАЮ 1 ЕЕ ИЛИ 24, а выходсоединен с первым входом третьего элемента И 22, второй вход элементаИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 24 является четвертым входом блока 9 управления, а выход является первым выходом блока 9управления и соединен через четвертый элемент НЕ 17 с вторыми входамитретьего 22 и четвертого 23 элементовИ, выходы которых соединены с вторыми входами первого 20 и второго 21элементов И соответственно, а такжес третьич и четвертым входами элемента 2 И-ИЛИ 25, выход которого являетсявторым входом блока 9 управления,выходы первого 20 и второго 21 элементов И являются шестым и пятымвыходами блока 9 управления, а такжесоединены соответственно с входамипятого 18 и шестого 19 элементов НЕ,выходы которых являются соответственно четвертым и третьим выходами блока 9 управ, пенияБлок 1 (фиг. 2) содержит первый26 и второй 27 резисторы, первый 28и второй 29 ключи, конденсатор 30 иповторитель 31 напряжения. Первыйвывсд резистора является входом блока 1, а второй соединен с входомпервого ключа 28, выход которого соединен с выходом второго ключа 29,через конденсатор 30 - с общей шиной, которая через второй резистор 27соединена с входом второго ключа 29,выход которого также соединен с входом повторителя 31, выход которогоявляется выходом блока 1, первыми вторым управляющими входами которого являются управляющие входы первого 28 и второго 29 ключей соответственно,Модулятор 2 (фиг. 3) содержит спервого по четвертый ключи 32-35, спервого по четвертый резисторы 36-39и операционный усилитель 40, выходкоторого является выходом модулятора 2 и через третий резистор 38 соединен с его же инвертирующим входом.Входы первого 32 и второго 33 ключейявляются первым и вторым входами модулятора соответственно, а их выходысоединены с входами соответственно1495981 пропускает на вход интегратора 3 напряжение с блока 1 (фиг. 4,н), не изменяя его знака. Напряжение на выходе интегратора 3 (фиг.1) уменьшается линейно во времени, а на выходе инвертора 4 увеличивается (фиг. 4 о).Когда напряжение на выходе инвертора 4 достигает напряжения, равного напряжению Уна выходе источника 5,на выходе второго порогового элементапоявляется сигнал Ер (фиг.4 д),равный логической единице, в результате чего в модуляторе 2 ключ 32 размыкается, а ключ 34 замыкается, При этом вход интегратора 3 подключается к общей шине и напряжение на его выходе до момента времени, пока сигнал 112,не станет равным логическому нулю сохраняется равным минимальному значению -П , а на выходе инвертора 4 -максимальному значению +Пв (фиг.4 о)соответственно, Блок 9 вырабатываетимпульс УУ 2 (фиг.4 е), который поступает на управляющий вход ключа 29 вблоке 1. Ключ 25 замыкается и осуществляется импульсный разряд конденсатора 30 через токоограничивающий ре 1 зистор 27 на общую шину источника питания. Разряд прекращается в тот момент времени, когда сигнал 171 становится равным нулю. На интервалевремени, когда сигнал 01 равен логическому нулю, а 02 - логической единице, блок управления вырабатываетимпульс У 1 (фиг. 4 в), который поступает на управляющий вход ключа 28 вблоке 1. Ключ 28 замыкается и осуществляется импульсный заряд конденсатора 30 и нины 10 через резистор 26,Заряд прекращается в. тот помет времени, когда сигнал У 2 становится равным нулю,На интервале времени, когда сигналы П 1 и У 2 одновременно равны логическому нулю, блок 9 управления вырана одном программируемом постоянном запоминающем устройстве (например, микросхеме К 155 РЕЗ, если в ней часть входов и выходов не использовать)Генератор работает следующим образом.45Входные импульсы 111 (фиг,4 а) по-. ступают на вход элемента 8 (фиг, 1) и преобразуются в импульсы 02 (фиг. 4 б), задержанные относительно У 1. На интервале времени, когда 01 и 02 одновременно равны логической единице, блок 9 управления на третьем и шестом выходах вырабатывает импульсы (фиг. 4 ж, л), равные логической единице, а на четвертом и пятом выходах (фиг. 4 з.к) - импульсы, равные логическому нулю, При этом в модуляторе 2 ключи 32 и 33 замкнуты, а ключи 33 и 34 разомкнуты. Модулятор 2 батывает импульсы УУ 4 и БУ 5 (фиг. 4 з,к), равные логической единице, а ПУЗи ПУ 6 (фиг, 4 ж,л) - импульсы, равныелогическому нулю, При этом в модуляторе 2 ключи 33 и 34 замкнуты а ключи 32 и 35 разомкнуты. Модулятор 2пропускает на вход интегратора 3 напряжение с блока 1 с обратным знаком(фиг. 4 н)Напряжение на выходе интегратора 3 (фиг. 1) линейно возрастает, а на выходе инвертора 4 линейноуменьшается (фиг. 4 о). Когда напряжение на выходе интегратора достигаеттретьего 34 и четвертого 35 ключей, а также через соответственно первый Зб и второй 37 резисторы - с инвертирующим и неинвертирующим входа.ми операционного усилителя 40. Выходы третьего и четвертого ключей 34, 35 соединены с общей шиной, а через четвертый резистор 39 - с неинвертирующим входом операционного усилите О ля 40.Блок 9 (фиг, 1) может быть выполнен и по другой схеме, но должен реализовывать следующие Булевы функции:П 1=0 1 ЮП 2=0102+13%2; 15П 2=О.1131 р+Г 1 р);1 ГЗ=О 1 ср;УУ 4=01071 С;УУ 5=ЛЗ;1 ГК 6=1174, 20 где П, =1,6 - логический сигнал над-м выходе блока управления;У 1 - последовательностьсимметричных прямоугольных входныхимпульсов на шине 11,синхронизирующих работу устройства;02 - последовательность 30задержанных симметричных прямоугольныхимпульсов с выходаэлемента 8;ФСр, с р - выходные сигналыпервого 6 и второго7 пороговых элемен-.тов соответственно.Блок также может быть выполнен инапряжения, равного напряжению Уна выходе источника 5, на выходе первого порогового элемента 6 появляетФся сигнал р (фиг, 4 г), равный логической единице, в результате чегоключ 33 в модуляторе 2 размыкаетсяа ключ 35 .замыкается, При этом входинтегратора 3 вновь блокируется иФнапряжение на его выходе до моментавремени, пока сигнал У 2 не станет рав"ным логической единице, сохраняется, равным максимальному значению +Ода на выходе инвертора 4минимальному значению -У (фиг.4 о) соответственно.На интервалах времени, когда сигналы Б 1 и П 2 равны логическому нулю,сигналр - логической единице и ког да сигнал Б 1 равен логической единице, а сигнал П 2 - логическому нулюаналогично происходят соответственноразрядный и зарядный циклы конденса тора 30 в блоке управления наклоном(фиг, 4 м). Далее алгоритм работы устройства повторяется.Рассмотрим процесс стабилизацииамплитуды треугольного напряженияна уровне У . Пусть генератор работал на некоторой фиксированной частоте. Временные диаграммы для данногослучая приведены иа фиг. 4, а алго ритм работы устройства указан.Предположим, что частота входныхимпульсов увеличилась. Однако установившееся значение напряжения на конденсаторе 30 сразу не изменится и наклон напряжения на выходе интегратора3 в первый момент останется прежним.Тогда за длительность полупериодавходных импульсов, который при увеличении входной частоты уменьшается,выходное напряжение интегратора 3(инвертора 4) не достигнет уровня напряжения Пр щ иследовательно не произойдет срабатывания первого (второ"го) порогового элемента 6 (7) . Этоприведет к тому, что исчезнут разрядные импульсы Тр (Ср) и ключ 29 в блоке 1 управления наклоном перестанетсрабатывать. После этого начнется пе-,50реходной процесс дозаряда конденсатора 20 до значения напряжения, характеризующего новый установившийся режим, соответствующий увеличеннойчастотевходных импульсов,55Предположим, что частота входныхимпульсов уменьшилась. Как и в ирены"дущем случае, установивыееся значение напряжения на конденсаторе 30. сразуне изменится и наклон напряжения навыходе интегратора 3 в первый моментостанется прежним. Тогда за длительность полупериода входных импульсов,которая при уменьшении входной частоты увеличилась, выходное напряжениеинтегратора 3 (инвертора 4) достигнетуровня напряжения Од с выхода источника 5 и произойдет срабатывание первого (второго) порогового элемента 6(7) . Однако длительность разрядныхимпульсов 1 рувеличится на ту жевеличину, что и полупериод входныхимпульсов. После этого начнется переходной процесс разряда конденсатора30 до значения напряжения, характери"зующего новый установившийся режим,соответствующий уменьшенной частотевходных импульсов,В известном устройстве переходныепроцессы при изменении входной частоты идут в два раза медленнее, чемв предлагаемом, поскольку зарядноразрядные циклы накопительных конденсаторов, приводящие к изменению напряжения на них, происходят один раэза период входных импульсов. В предлагаемом устройстве зарядно-разрядныециклы накопительного конденсаторапроисходят. в каждый полупериод входных импульсов, что повышает быстродействие устройства.Таким образомпредлагаемый генератор обладает более высоким быстродействием, чем известный.формула изобретенияСтабилизированный генератор треугольного напряжения, содержащий блок управления наклоном, вход которого соединен с шиной управляющего напряжения, а выход - с первым входом модулятора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом первого порогового элемента и через инвертор - с первым входом второго порогового элемента, причем вторые входы первого и второго пороговых элементов соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы - с первым и вторым входами блока управления. третий вход которого соединен с шиной импульсов синхронизации, причем первый и второй выходы блока управления соединены соответственно спервым и вторым управляюцими входамиблока управления наклоном, третий,четвертый, пятый и шестой выходыблока управления соединены соответственно с первым, вторым, третьим ичетвертым управляюцими входами модулятора, выходы интегратора и инвертора соединены соответственно с пер"вой и второй выходными шинами, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в неговведен элемент задержки, вход которого соединен с шиной импульсов синхронизации, а выход - с четвертым входомблока управления, причем второй входмодулятора соединен с его же первымвходом, а блок управления содержитс первого по шестой элементы НЕ, спервого по четвертый элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ и элемент 2 И 2 ИЛИ, при этом вход первого элементаНЕ является первым входом блока уп- .равления и соединен с первым входомэлемента 2 ИИЛИ, а выход соединенс первым входом первого элемента И,вход второго элемента НЕ являетсявторым входом блока управления и соединен с вторым входом элемента 2 И 2 ИЛИ, а выход соединен с первым входом второго элемента И, вход третьегоэлемента НЕ является третьим входом 5блока управления и соединен с первымивходами четвертого элемента И и элемента ИСКЛЮЧАЗЦЕЕ ИЛИ, а выход соединен с первым входом третьего элемен та И, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЮШ является четвертым входом блока управления, а выход является первым выходом блока управления и соединен через четвертый элемент НЕ с вторыми входами третьего и четвертогоэлементов И, выходы которых соединены.с вторыми входами первого и .второгоЮэлементов И соответственно, а такжес третьим и четвертым входами эле мента 2 ИИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления,выходы первого и второго элементов Иявляются четвертым и третьим выходами блока управления, а также соедине ны соответственно с входами пятогои шестого элементов НЕ, выходы кото,рых являются соответственно шестым ипятым выходами блока управления.1495981 но орректор Н.Бугренков едакто лл зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 4286/56ЭНИИПИ Государс Составитель А. Техред Л,Олийн Тираж 884 Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5