Формирователь треугольного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8013 40 1 4 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО Е ИЗОБРЕТЕНСВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 773919, кл, Н 03 К 4/02 1979,Авторское свидетельство СССР У 1058036, кл. Н 03 К 4/02, 1982. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к импульсной технике и служит для расширения функциональных возможностей устройства. Формирователь содержит входной ключ 1, источник 2 входного напряжения, запоминающие элементы 3 и 6, тактовый генератор 4, сумматоры 5 и ОПИСАНИ А ВТОРСКОМУ 14, выходные ключи 7 и 8, ключи 9и 1 О, КС-цепи 11 и 12. В устройствовведены ключи 13, 15 и 34 элементыЗАПРЕТ 16,18,19,23 и 27, входнойключ 17, элементы И 20 и 28, счетчики 21 и 29 импульсов, элементы НЕ22, 30 и 32, элементы ИЛИ 24 и 31 иограничительные резисторы 26 и 35.Благодаря этому становится возможнымформирование напряжения симметричнойтреугольной формы с высокой стабильностью амплитудно-временных параметров, так как нестабильность выходного напряжения определяется суммарнойнестабильностью коэффициентов передачи сумматоров 5 и 14 и согласующихусилителей запоминающих элементов.2 ил.1 13Изобретение относится к импульс - ной технике и может быть применено в устройствах автоматики.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения формирования симметричного треугольного напряженияНа фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит первый входной ключ 1, источник 2 входного напряжения, запоминающий элемент 3, тактовый генератор 4, сумматор 5, дополнительный запоминающий элемент 6, первый и второй выходные ключи 7 и 8, первый и второй ключи 9 и 10, первую и вторую КС-цепи 11, 12, третий ключ 13, дополнительный сумматор 14, четвертый ключ 15, первый элемент 6 ЗАПРЕТ, второй входной ключ 17, второй и третий элементы 18 и 19 ЗАПРЕТ, первый элемент 20 И, первый счетчик 21 импульсов, первый элемент 22 НЕ, четвертый элемент 23 ЗАПРЕТ, первый элемент 24 ИЛИ, пятый ключ 25, первый ограничительный резистор 26, пятый элемент 27 ЗАПРЕТ, второй элемент 28 И, второй счетчик 29 импульсов, второй элемент 30 НЕ, второй элемент 31 ИЛИ, третий элемент 32 НЕ, шестой элемент 33 ЗАПРЕТ, шестой ключ 34, второй ограничительный резистор 35, шину 36 установки исходного состояния устройства, выходную шину 37. Вход первого входного ключа 1 соединен с источником 2, Входы первого и второго выходных ключей 7 и 8 соединены с выходами соответственно запоминающего и дополнительного запоминающего элементов 3 и 6, выходы подключены к первому входу сумматора 5, второй вход которого соединен с выходом первого входного ключа 1, а выход соединен с входами запоминающего и дополнительного запоминающих элементов 3 и 6. Управляющие входы первого выходного ключа 7 и дополнительного запоминающего элемента 6 подключены к первому выходу тактового генератора 4, второй выход которого соединен с управляющими входами второго выходного ключа 8 и запоминающего элемента 3, Первый и второй ключи 9 и 10 подключены параллельно конденсаторам первой и второй КС-цепей 1 и70740 30 35 40 45 вторым инвертирующим входом элемента 50 55 1 О 15 20 25 12, входы которых подключены к выходу источника 2. Выход первой КСцепи 11 через пятый ключ 25 соединенс первым входом дополнительногосумматора 14, второй вход которогочерез четвертый ключ 15 соединен свыходом второй КС-цепи 12, третийвход - с выходом запоминающего элемента 3, четвертый вход - с выходом дополнительного запоминающего элемента 6, Выход первого элемента 16 соединен с управляющим входом второговходного ключа 17, первый вход - спервым выходом генератора 4 и первыми входами второго и третьего элементов 18, 19 и первым входом первого элемента И 20, Второй инвертирующий вход элемента 16 соединен синверсным выходом первого счетчика 21, счетный вход которого соединен с первью выходом генератора 4, а прямой выход - с вторыми инвертирующими входами элементов 8 и 19, с вторым входом элемента И 20 и через первый элемент НЕ 22 - с первым входом четвертого элемента 23, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 24, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа 15, а первый вход - с выходом элемента И 20 и с управляющим входом третьего ключа 13, который через ограничительный резистор 26 соединен с выходом второй КС-цепи 12,Управляющий вход первого ключа 9 соединен с выходом шестого элемента 33,первый вход которого соединен с вто -рым выходом тактового генератора 4,с вторым входом второго элемента И28 и с счетным входом второго счетчика 29, второй инвертирующий вход -с прямым выходом второго счетчика 29,с первым входом элемента И 28, с 23 и через третий элемент НЕ 32 - спервым входом второго элемента ИЛИ31, выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа 25. Входвторого элемента НЕ 30 соединен спрямым выходом первого счетчика 21,а выход - с вторым инвертирующим входом пятого элемента 27, выход которого соединен с вторым входом второгоэлемента ИЛИ 31, а первый вход - свыходом второго элемента И 28 и с .управляющим входом шестого ключа 34,который через второй ограничительныйрезистор 35 соединен с выходом пер10 вой КС-цепи 11, Выходы второго итретьего элементов 18 и 19 соединенысоответственно с управляющими входами первого входного ключа 1 и второ 5го ключа 1 О, а входы установки в нульпервого и второго счетчиков 21 и 29соединены с шиной 36,Устройство работает следующим образом.Тактовый генератор 4 формируетдва импульсных напряжения, сдвинутыхотносительно друг друга (фиг.2 а,б),Импульсное напряжение (фиг.2 п)управляет работой ключа 7, ключа дополнительного запоминающего элемента6, через элементы ЗАПРЕТ 16, 18 и 19работой ключей 17, и 10 соответственно, через элемент И 20 - ключа13, а через элементы И 20 и ИЛИ 24 - 20ключа 15. Импульсное напряжение(фиг.26) управляет работой ключа 8,ключа запоминающего элемента 3, через элемент ЗАПРЕТ 33 работой ключа9, через элемент И 28 - ключа 34, а 25через последовательность элементовИ 28, ЗАПРЕТ 27 и ИЛИ 31 - ключа 25.При наличии положительных импульсов на выходах тактового генератора4 ключи замыкаются, а при отсутствии 30импульсов размыкаются.Сумматор 5 по каждому входу имеет единичные коэффициенты передачи.Конденсаторы КС-цепей 11 и 12 перед включением устройства разряжены.ФСчетчики 21 и 29 через шину 36 уста-,новлены в нулевое состояние, вследствие чего на инверсном выходе счетчика 21 присутствует сигнал логической единицы, поступающий на инверти Орующий вход элемента ЗАПРЕТ 16 и запрещающий его срабатьвание, На прямомвыходе счетчика 21 установлен сигналлогического нуля, который поступаетна инвертирующие входы элементов 45ЗАПРЕТ 18 и 19 и не влияет на их срабатьвание, что обеспечивает прохождение импульсов (фиг.2 а) на управляющиевходы ключейи 1 О, и, пройдя черезэлемент НЕ 22, этот сигнал в виделогической единицы поступает на входэлемента ЗАПРЕТ 23, который срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на второй вход элементаИЛИ 24, так как на инвертирующемвходе элемента ЗАПРЕТ 23 присутствует сигнал логического нуля с прямоговыхода счетчика 29. Пройдя черезэлемент ИЛИ 24, сигнал логической единицы поступает на управляющий вход ключа 15, который срабатывает и подключает выход КС-цепи 12 к второму входу сумматора 14.Сигнал логического нуля с выхода счетчика 29 поступает также на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 33 и не влияет на его срабатьвание, что обеспечивает прохождение импульсов (фиг.2 о) на управляющий вход ключа 9, а пройдя через элемент НЕ 32, поступает в виде логической единицы на первый вход элемента ИЛИ 31. С выхода элемента ИЛИ 31 сигнал логической единицы поступает на управляющий вход ключа 25, который срабатьвает и подключает выход КС-цепи 11 к первому входу сумматора 14.При поступлении первого управляющего импульса (фиг.2 ) замыкаются ключи 1,7 и ключ запоминающего элемента 6, а сам импульс записывается в счетчик 21. На выходе сумматора 5 устанавливается напряжение Б. При этом конденсатор запоминающего элемента 6 через малое выходное сопротивление сумматора 5 заряжается до напряжения П. Параметры схемы выбраны так, чтобы выполнялись соотношенияК. С ( (1)(2) где К - выходное сопротивление сумматора 5;С - емкость конденсатора в запоминающих элементах 3 и 6;- длительность управляющегоимпульса;К - входное сопротивление согласующего усилителя запоминающих элементов.При выполнении неравенства (1) напряжение, до которого заряжается конденсатор, не зависит от изменения величины его емкости, а при выполнении неравенства (2) напряжение остается неизменным в течение времени, когда ключ запоминающего элемента разомкнут.Таким образом, в течение первого периода управляющих импульсов напряжение на выходе запоминающего элемента 6 остается неизменным и равным П (фиг.2 Ь ),При поступлении второго управляющего импульса (фиг.2) замыкается ключ 8 и ключ запоминающего элемента 3, а ключи 1, 7 и ключ запоминающего55 элемента 6 размыкаются и сам импульсзаписывается в счетчик 29. Напряжение, равное О, с выхода запоминающего элемента 6 через ключ 8 поступаетна вход сумматора 5, конденсатор запоминающего элемента 3 заряжаетсядо напряжения Б. Напряжение на выходе запоминающего элемента 3, равноеостается неизменным в течение периода следования управляющих импульсов (фиг.2 г),Далее вновь замыкаются ключи 1, 7и ключ запоминающего элемента 6. Приэтом на выходе сумматора 5 устанавливается напряжение, равное 20, таккак на первый и второй входы сумматора через ключи 1 и 7 подается напряжение, равное У. Напряжение с выхода сумматора записывается запоминающим элементом 6, на выходе согласующего усилителя которого устанавливается напряжение 20 (фиг.26). Приследующем такте это напряжение вновьпереписывается в запоминающий элемент 3 (фиг.21). Далее процессы повторяются с периодом 2 . В результатеэтого на выходе запоминающих элементов 3 и 6 формируются ступенчатыенапряжения, сдвинутые на времяи происходит заполнение счетчиков 21и 29Ступенчатые напряжения (фиг.2 ь,и, ) с выходов запоминающих элементов 3 и 6 поступают на входы дополнительного сумматора 14. При сложенииэтих напряжений на сумматоре 14 формируется новое ступенчатое напряжение, крутизна которого в два разабольше, чем крутизна слагаемых напряжений (фиг.2 д),Кроме того, при периодическом замыкании ключей 9 и 10 под действиемуправляющих импульсов тактового генератора 4 на конденсаторах КС-цепей11 и 2 формируются пилообразные напряжения (фиг.2 ,) с амплитудой Б.Для правильной работы схемы параметры дополнительного сумматора 14выбраны так, чтобы выполнялись соотношения Кд где К,К - коэффициенты передачи сумматора 14 посоответствующим входам;- амплитуда входного напряжения; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 11, - амплитуда напряжения,до которой заряжаются конденсаторы РСцепей эа время ГПостоянная времени КС-цепей выбрана так, чтобы использовался тольконачальный участок зарядной экспоненты конденсатора и напряжение на выходах цепей было линейно.В этом случае при суммированииступенчатого напряжения (фиг.2 а) спилообразными напряжениями (фиг.2 е,ф),поступающими соответственно на первый и второй входы сумматора 14,получается линейно нарастающее напряжение (фиг.2 д), поступающее с вы -хода дополнительного сумматора 14на выходную шину 37.После поступления на вход счетчи 2 и,ка 21 - импульсов где п - количест 2во разрядов счетчика 21, на прямомвыходе счетчика 21 появляется логическая единица, которая поступаетна инвертируннЧие входы элементовЗАПРЕТ 18 и 19 и запрещает их срабатывание, а поступив на второй входэлемента И 20, подготавливает егосрабатывание. На инверсном выходесчетчика 21 устанавливается сигналлогического нуля, который поступаетна инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 16 и не влияет на его срабатьгвание. Начиная с этого момента импульсы (фиг,2.ю) поступают на управляющий вход ключа 17, а на управляющий вход ключа 1 поступает уровеньлогического нуляКроме того, логическая единицас выхода счетчика 21, пройдя черезэлемент НЕ 22, в виде сигнала логического нуля поступает через элементы ЗАПРЕТ 23 и ИЛИ 24 на управляющий вход ключа 15, который размыкается и отключает выход КС-цепи12 от второго входа сумматора 14.После поступления на вход счет 2чика 29 - импульсов (разрядность2счетчиков 21 и 29 одинаковая) напрямом выходе счетчика 29 появляется логическая единица, которая поступает на второй вход элемента ЗАПРЕТ 33 и запрещает его срабатываниеа также поступает на первый входэлемента И 28 и подготавливает егосрабатывание, а пройдя через элементНЕ 32 этот сигнал в виде логического13707 30 нуля через элемент ИЛИ 31 поступает на управляющий вход ключа 25, который размыкается и отключает выход КС-цепи 11 от первого входа сумматора 14.Выход ключа 17 соединен с инвертирующим входом усилителя, входящего в состав сумматора 5. Вследствие этого после поступления 2"/2 импульсов 10 на счетчики 21 и 29 при каждом такте напряжения на запоминающих конденсаторах запоминающих элементов 6 и 3 уменьшаются на величину Б (фиг.2 в,), Формируется падающий участок ступенчатого напряжения на выходе каждого из запоминающих элементов 6 и 3 и на выходе сумматора 5 (фиг.2). При этом при каждом поступлении импульса (фиг.2 д) на первый вход элемента И 20 срабатывает ключ 13, так как на втором входе элемента И 20 присутствует сигнал логической единицы, прямого выхода счетчика 21, Кроме того, через элемент ИЛИ 24 срабаты 25 вает ключ 15, подключая на время действия импульса (фиг.2 а) выход КС-цепи 12 по второму входу сумматора 14, вследствие чего напряжение разряда конденсатора КС-цепи 12 поступает на вход сумматора 14 (фиг.2).Аналогичным образом при поступлении импульсов (фиг.26) на второй вход элемента И 28 срабатывает ключ 34, так как на первом входе элемен та И 28 присутствует сигнал логической единицы с прямого выхода счетчика 29. При этом сигнал логической единицы с выхода элемента И 28 поступает на вход элемента ЗАПРЕТ 27, ко торый срабатывает и пропускает сигнал логической единицы на второй вход элемента ИЛИ 31, так как на инвертирующем входе элемента ЗАПРЕТ 27 присутствует логический ноль с выхо да элемента НЕ 30 и не влияет на его срабатывание. Под действием логической единицы с выхода элемента ИЛИ 31 срабатывает ключ 25 и подключает на время действия импульса выход КС-це пи 11 к первому входу сумматора 14 (фиг.2) .Параметры постоянных времени разряда через ключ 13 и резистор 26 КС- цепи 12 и через ключ 34 и резистор 55 35 КС-цепи 11 выбраны так, чтобы напряжение на выходах цепей было линейно и симметрично с напряжением заря 408да этих цепей (фиг.2 к, ). Вследствие этого, при суммировании ступенчатого напряжения (фиг.2 д) с пилообразными напряжениями (фиг.2 в,),поступающими соответственно на второй и первый вход сумматора 14, получается падающий участок линейно изменяющего напряжения (фиг,2,).После прохождения 2 импульсов на счетчики 21 и 29 напряжения на конденсаторах запоминающих элементов 6 и 3 уменьшаются до нуля, а счетчики 21 и 29 устанавливаются снова в первоначальное нулевое состояние. При этом в момент установления счетчика 21 в нулевое состояние и появлении логической единицы на выходе элемента НЕ 22 ключ 15 не срабатывает, так как в это время с выхода счетчика 29 на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 23 поступает сигнал логической единицы и запрещает его срабатьг вание. Кроме того, сигнал логического нуля с выхода счетчика 21, пройдя через элемент НЕ 30 в виде логической единицы, поступает на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 27 и запрещает его срабатывание.Вследствие этого 2"-й импульс, прошедший на счетчик 29 и установивший его в нулевое состояние, проходит на ключ 34 и не пропускается на ключ 25, который остается в разомкнутом состоянии после прохождения 2 -1- го импульса. При этом конденсатор КС- цепи 11 разряжается, а конденсатор КС-цепи 12 заряжается, но напряжение с их выходов не поступает на входы сумматора 14, на выходе которого сохраняется на времянулевой уровень напряжения. После установки в нулевое состояние счетчика 29 схема возвращается в исходное состояние за исключением того, что на выходе КС- цепи 12 имеется напряжение величиной Б, но в момент появления первого импульса (фиг.2 д) формирования нового цикла симметричного напряжения происходит разряд этой цепи, который не влияет на работу схемы (фиг.2 н),При последующем поступлении тактовых импульсов процессы повторяются аналогичным образом, в результате чего на выходах запоминающих элементов 6 и 3 формируются симметричные ступенчатые напряжения, а на выходе сумматора 14 - симметричное треуголь 1370740ное напряжение. При подключении к инверсному выходу счетчика 29 светодиодного индикатора можно осуществлять визуальное наблюдение за работой устройства.Устройство позволяет формировать напряжения симметричной треугольной формы с высокой стабильностью амплитудно-временных параметров, так 10 как нестабильность выходного напряжения определяется суммарной нестабильностью коэффициентов передачи сумматоров и согласующих усилителей запоминающих элементов. При использовании в предлагаемой схеме формирователя высокоточных резисторов легко достижима суммарная нестабильность коэффициента передачи, не превьппающая 17. При этом исключена временная 20 нестабильность параметров схемы, обусловленная временной нестабильностью емкости конденсаторов, что позволяет более чем на поряДок повьг сить временную стабильность параметров выходного сигнала формирователя и обеспечить формирование симметричного треугольного напряжения.Формула изобретенияФормирователь треугольного напряжения, содержащий первую и вторую КС-цепи, входы которых подключены к источнику входного напряжения, а к 35 их выходам параллельно подключены соответственно первый и второй ключи, первый входной ключ, сумматор, запоминающий и дополнительный запоминающий элементы, первый и второй выход ные ключи, входы которых соединены соответственно с выходами запоминающего и дополнительного запоминающего элементов, выходы подключены к первому входу сумматора, второй вход 45 которого через первый входной ключ соединен с источником входного напряжения, а выход соединен с входами заломинающего и дополнительного запоминающего элементов, дополнитель ный сумматор, имеющий первый, второй, третий и четвертый входы, третий вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, четвертый вход - с выходом дополнительного запоминаю щего элемента, выход соединен с выходной шиной, а также тактовый генератор, первый выход которого соединен с управляющим входом первого выходного ключа и управляющим входом дополнительного запоминающего элемента,второй выход - с управляющим входомвторого выходного ключа и управляющимвходом запоминающего элемента, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей, в него введены первый ивторой ограничительные резисторы,третий, четвертый, пятый и шестойключи, с первого по шестой элементыЗАПРЕТ, первый и второй счетчики импульсов, с первого по третий элементы НЕ, первый и второй элементы И,первый и второй элементы ИЛИ и второй входной ключ, вход которого соединен с источником входного напряжения, выход - с третьим входом сумматора, а управляющий вход - с выходомпервого элемента ЗАПРЕТ, вход которого соединен с первым выходом тактового генератора, с входами второгои третьего элементов ЗАПРЕТ и с первым входом первого элемента И, инвертирующий вход соединен с инверснымвыходом первого счетчика импульсов,счетный вход которого соединен с первым выходом тактового генератора,вход установки в нулевое состояние -с входом установки в нулевое состояние второго счетчика и с шиной установки исходного состояния устройства,а прямой выход - с инвертирующимивходами второго и третьего элементов ЗАПРЕТ, через первый элемент НЕ -с входом четвертого элемента ЗАПРЕТ,через второй элемент НЕ - с инвертирующим входом пятого элемента ЗАПРЕТ, а также соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входомтретьего ключа и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертогоэлемента ЗАПРЕТ, а выход - с управляющим входом четвертого ключа, входкоторого соединен с выходом второйКС-цепи и через последовательно соединенные первый ограничительный резистор и третий ключ - с нулевойшиной, выход - с вторым входом дополнительного сумматора, первый входкоторого соединен с выходом пятогоключа, вход которого соединен с выходом первой КС-цепи и через последовательно соединенные второй огра12 1370740 Фиг Составитель А.Смирноведактор М.Недолуженко Техред М,Дидык Коррек А,Ильин Заказ 426/53В Тираж 928 НИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/ПодписноеСССР Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,ничительный резистор и шестой ключ -с нулевой шиной, а управляющий вход -с выходом второго элемента ИЛИ, пер -вый вход которого соединен с выходомтретьего элемента НЕ, второй вход -с выходом пятого элемента ЗАПРЕТ,вход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и выходомвторого элемента И, первый вход которого соединен с инвертирующим входомшестого элемента ЗАПРЕТ, второй вход -с входом шестого элемента ЗАПРЕТ,вторым выходом тактового генератора и счетным входом второго счетчика иМпульсов, прямой выход которого соединен с входом третьего элемента НЕ )и инвертирующими входами четвертого и шестого элементов ЗАПРЕТ, причем выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом первого Входного ключа, выход третьего эле мента ЗАПРЕТ соединен с управляющимвходом второго ключа, а выход шестого элемента ЗАПРЕТ соединен с управляющим входом первого ключа.