Генератор пилообразного напряжения с переменной крутизной

, ВьЕСОПА 1 сКТМЭ" Т ЬХБР" ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пульсзова-.мерисов.ункцибеспе 27ационолева ,Н,По щ инсти)нов зны СССР981.ССР976.НАПРЯетрительст 4/08, ьство . 4/08,есрате зисапряГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к им ной технике и может быть исполь но в генераторах развертки и из телях периода следования импуль Цель изобретения - расширение ф ональных возможностей за счет о чения возможности изменения кру выходного сигнала по закону гео ческой прогрессии. Кроме того, печивается возможность измерения риода следования импульсов, Ген тор содержит операционный усили 1, конденсатор 2, масштабный ре тор 3, источники 4,5 опорного и1495982 жения, делитель 7 напряжения, ключи 9-12, блок 23 вычитания, блок 24 управления, В генератор введены источник б опорного напряжения, счетчик 14 импульсов, переключатель 13, дешифратор 15, компараторы 16,17, элемент ИЛИ 18, триггер 19, инверторы 20,30, элементы И 21, 22, 31. Крутизна нарас" тания пилообразного напряжения на ши не 26 определяется масштабным резистором 3, величина сопротивления которо, го определяется кодом в счетчике 14 равным номеру формируемого поддиапа 15 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении многодиапазонных информационно-измерительных. устройств и систем, в частности, при построении широкодиапаэонных аналоговых и аналого-цифровых частотомеров и измерителей периода следования импульсов, а также при построении блоков горизонтальной развертки электронных и электромеханических регистраторов, например, локационных систем в широком диапазоне локационного обзора.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности изменения крутизны выходного сигнала по закону 35 геометрической прогрессии, а также эа счет обеспечения возможности измерения периода следования импульсов.На фиг, 1 представлена структурная схема генератора пилообразного напря жения с переменной крутизной; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Генератор пилообразного напряжения с переменной крутизной содержит 45 операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, масштабный резистор 3, с первого по третий источники 4 - 6 опорного напряжения, делитель 7 напряжения, аналоговый инвертор 8, с первого по четвертый ключи 9 - 12, двухпозиционный переключатель 13, счетчик 14 импульсов, дешифратор 15, первый 16 и второй 17 компараторы, элемент ИЛИ 18, триггер 19, логичес кий инвертор 20, первый 21 и второй 22 элементы И, блок 23 вычитания, блок 24 управления, входную ыину 25 управления, выходную шину 26 мантисзона, При этом няпряжс нпе па выходеоперационноо усилителя 1 поочереднонарастает и убывает, а напряжение наыине 26 все время нарастает за счетдействия блока 23 вычитания и блока23 переключателя, Переход с одногоподдиапазона на другой происходит присрабатывании компараторов 16 или 17,Для измерения периода входных импульсов номер поддиапазона Фиксируется в регистраторе 29, а величина напряжения на шине 26 - в блоке 18 выборки-хранения. 2 з.п. Ф-лы, 2 ил.,сы, выходную шину 27 масштаба. Генератор пилообразного напряжения с переменнои крутизной также содержит блок 28 выборки-хранения, регистратор 29 кода масштаба, логический инвертор 30, элемента И 31.Выход операционного усилителя 1 через конденсатор 2 соединен с его инвертирующим входом, с выходом масштабного резистора 3 и с первым выводом источника 6, второй вывод которого через первый ключ 9 связан с выходом операционного усилителя 1, соединенным с информационным входом второго ключа 10, с первым входом переключателя 13 и с первыми входами компараторов 16 и 17, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами соответственно делителя 7, связанного своим входом с выходом источника 5 и с вторым входом переключателя 13, выход которого соединен с вторым входом блока 23, первый вход которого связан с выходом ключа 10, а выход блока 23 соединен с выходной шиной 26, выходная шина 27 соединена с цифровым выходом счетчика 14, соединенным через дешифратор 15 с цифровым управляющим входом масштабного резистора 3, вход которого соединен с выходами третьего 11 и четвертого ,12 ключейИнформационный вход третьего ключа 11 соединенс первым выходом первого источника 4 и входом аналогового инвертора 8, выход которого соединен с информационным входом четвертого ключа 12, Управляющие входы ключей 12 и 11 соединены с выходами элементов И 21 и 22, первые входы которых подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему14959 50 выходам триггера 19. Вторые входы элементов И 21 и 22 подключены к выходу логического инвертора 20, вход которого соединен с вторым выходом5 .блока 24, вход которого соединен с входной ыиной 25 устройства, а первый выход блока 24 соединен с управляющим входом ключа 9 и входом сброса счетчика 14, счетный вход которого связан с выходом элемента ИЛИ 18, входы которого подключены к выходам компараторов 16 и 17. Выходы компараторов 16 и 17 соединены соответственно с входом установки в еди ничное состояние и входом сброса триггера 19. Второй выход источника 4 соединен с ниной нулевого потенциала. Выходная шина 26 выходного сигнала соединена с информационным 20 входом блока 28, связанного своимуправляюцим входом с управляющим входом регистратора 29 и выходом элемента 31, первый вход которого соединен с вторым выходом блока 24, сое диненного своим первым выходом через логический инвертор 30 с вторым входом элемента И 31. Цифровой вход регистратора 29 соединен с выходной шиной 27. 30В одном из возможных вариантов блок 23 содержит операционный усилитель 32 и два резистора 33 и 34. Первым входом блока 23 является неинвертирующий вход операционного усилителя 32, инвертирующий вход которого35 через резистор 33 соединен с вторым входом блока 23, выходом которого является выход операционного усилите" ля 32, связанный с его инвертирующим входом через резистор 34.В одном из возможных вариантов блок 24 может содержать, например, одновибратор 35, линию 36 задержки и элемент И 37. Вход одновибратора 35 является входом блока 24, вторым45 выходом которого является выход одновибратора 35, соединенный с входом линии 36 и с первым входом элемента И 37, второй вход которого соединен с выходом линии 36, а выход элемента И 37 является первым выходом блока 24.В одном из возможных вариантов делитель 7 напряжения может быть выполнен резистивным, содержащим резисторы 38 - 40 соединенные в последо 55 вательную цепь, включенную между входом делителя 7 и шинои нулевого потенциала, связанной через резистор 82640 с первым выходом делителя 7, второй выход которого соединен с еговходом через резистор 38.Генератор работает следующим образом,С приходом очередного импульсаБ( 1 управления в момент временина входную шину 25 и вход запускаблока 24 управления (фиг, 2 а) блок24 на своих первом и втором выходахвырабатывает управляюцие сигналы соответственно ББ(фиг.2 в,б),Если нет ограничений на величину времени переходных процессов, происходящих в устройстве с момента приходакаждого управляющего импульса навходную нину 25, то генератор можетбыть использован в качестве измерителя периода следования импульсов. Тогда начало действия импульса Бв моментотстоит от момента Т начала действия импульса Бна интервал времени, достаточный для выборки блоком 28 напряжения с выходнойшины 26, характеризующего период следования импульсов предыдущего циклаизмерения, с масштабом представлениявеличины этого напряжения, одновре.менно выбираемом регистратором 29 свыходной шины 27,Длительность импульса Б заканчивающегося в момент Сз одновременно с импульсом П , достаточнадля заряда интегрируюцего конденсатора 2 до напряжения источника 6.Под действием сигнала Ус второго выхода блока 24 на выходе логического инвертора 20 с моментаформируется напряжение уровня логического нуля (фиг. 2 з), отчего уровень напряжения на выходах элементовИ 21 и 22 принимает нулевое значение,и в результате действия нулевых уровней напряжения на управляющих входахключей 11 и 12 с момента1 последниеразмыкаются. При этом ток через масштабный резистор 3, а также и ток через конденсатор 2 равны нулю, а напряжение, полученное интегрируюцимконденсатором 2 в процессе формирования пилообразного напряжения в предыдущем цикле измерения, сохраняетсянеизменным до момента времени Сзамыкания ключа 9 под действием управляющего сигнала Бпоступающегос блока 24.Так как при этом выходное напряжение операционного усилителя 1, 1495982действующее на первом входе компаратора 1 ж, принимает значение П напряжения источника ж, меньше величины Напряжения ц 7поступающего на его Цход с первого выхода делителя 7, томомента С на выходе компаратора 1,6 формируется напряжение уровня логической единицы (фиг, 2 д), отчего триггер 19 взводится и сформирован ое при этбм на его неинвертирующем ыходе напряжение уровня логической диницы (Фиг. 2 ж) поступает на перый вход элемента И 21. Одновременно импульсом напряжения 15с момента С сбрасывается счетик 14 до исходного нулевого эначеия Б, его кода (фиг,2 н), который ос)упает на выходную шину 27 и вход ешифратора 15, выходной код С, ко орого поступает на цифровой управяющий вход масштабного резистора 3.С моментаокончания действия мпульса Уна втором выходе блоа 24, выходе логического инверто а 20 Формируется напряжение уровня огической единицы, поступающее на вторые входы элементов И 21 и 22. Цапряжение единичного уровня, сфорМированное в момент с на выходе эле Мента И 21, поступает на управляющий вход ключа 12, отчего последний замыкается, подключая выход аналогового энвертора 8 к инвертирующему входу операционного усилителя 1 через соПротивление Кэ(С,) масштабного резис" тора 3, определенное выходным кодом С дешифратора 15, и обеспечивая в укаэанной цепи ток 1, величиной 1(Э)(З К ,(С,)где П - величина напряжения источник+)ка 4 опорного напряжения.При этом с момента э на выходе операционного усилителя 1 Формируется 45 линейно изменяющееся напряжение П)/ /1 э с (С , поступающее на информацион 1 ный вход ключа 10 и первый вход переключателя 13. Под действием на управляющих входах ключа 10 и переключателя 13 напряжения уровня логического нуля с инвертирующего выхода триггера 19 ключ 12 разомкнут, а первый вход переключателя 13 замкнут с его выходом, Так как в результате этого напряжение на первом входе блока 23 отсутствует, то выходное напряжение Ц 1 з ( С последнего, а следова 1 э тельно, и напряжение на выходной шине 26 повторяет в первом попиона апппформирования его выходной величинывыходное напряжение операционного усилителя 1 и определяется как 1Пэ)/С С с-Ц /Е сост И1-Ус(э с СК (С ) 6 1 з) ф1,с)=0 -1 ---- д=Б +М (Т-е )11 эде М = ----- масштаб представлеС К(Сния напряжения навыходе операционного усилителя 1 и навыходной шине 26 впервом поддиапазоне формирования еговыходной величины.Выбрав велйчину напряжения Правной(,=М, (-,-,)(3) получаемц,/, с е( =М,(е-с,) =М "., (4) где- текущее время, отсчитываемое от моментаПри достижении в моментыи выходным напряжением операционного усилителя 1 уровней напряжений соотВетственно У . 1) и П (7 21 с первого и второго выходов делителя 7 (фиг.2 г) уровень вЫходного напряжения компаратора 16 изменяется с логической единицы на логический нуль (Фиг.2 д), а на выходе компаратора 17 в момент е формируется импульс напряжения уровня логической единицы (фиг.2 е), поступающий через элемент ИЛИ 18 на тактовый (счетный) вход счетчика 14, отчего выходной код последнего с момента С увеличивается на единицу младшего разряда (фиг.2 н), принимая значение И , и поступает на выходную шину 27 и вход дешифратора 15, выходной код Скоторого с момента Сустанавливает новую величину К з(С) сопротивления масштабного резистора 3.Одновременно выходной импульс компаратора 17 поступает на вход сброса триггера 19, отчего последний сбрасывается и на его инвертируюцем выходе с моментаформируется напряжение уровня логической единицы, поступающее на управляющие входы переключателя 13, ключа 10 и первый вход элемента И 22; Так как на втором входе этого элемента в это время действует напряжение единичного уровня с выхода логического инвертора 20, то с момента з. на выходе элементаИ 22 Формируется напряжение уровня логической едииицы, поступающее иа у 1 сравпяющий вход ключа 11, отчего последний замыкается, подключая выходное напряжение 1 положительнойИ)полярности источника 4 к аналоговому входу масытабного резистора 3, новая величина сопротивления К (С ) кото 3 2рого обеспечивает с момента Т новую5 величину иротекаюцего через него тока 1) /С (С(С,-У(,)/Е-й 5 М, (- ,), (4)где М = -- . --- масштаб представС 2 ) З 2)пения выходногонапряжения усилителя 1 во второмподдиапазоне формирования его выходной величины:л Под действием напряжения уровня логической единицы на управляющем входе переключателя 13 его .второй вход замыкается с выходом. При этом с момента сна второй вход блока 23 подается напряжение 0 с выхода источника 5, а на первый вход блока 23 поступает выходное напряжение операционного усилителя 1 через замкнутый ключ 10. В результате напряжение на выходе операционного усилителя 32 блока 23 с моментаформируется по закону (фиг. 2 л) Ц /е с(С - 1) 1) ( /Е 4 С( . (7) С учетом равенства (6), а такжепринимая во внимание, что(-1) У(4)1 (5) в противоположном налравлении. В результате изменяется знак и величина крутизны формируемого операционным усилителем 1 напряжения 11(,)/ С(С, которое с момента 1 5 начала второго поддиапазона его формирования изменяется с величины напряжения Б( /С=С(12)В момент Т достижения выходным напряжением операционного усилителя 1 уровня напряжения (7,) с первого выхода делителя 7 на выходе компаратора 16 формируется импульс напряжения уровня логической единицы (фиг,2 г), поступающий через элемент ИЛИ 18 на счетный вход счетчика 14. Выходной код последнего увеличивается на единицу мпадыего разряда (фиг, 2 н), принимая значение Из, поступающее на выходную ыину 27 и через дешифратор 15 в виде кода С на цифровой управляюций вход масштабного резистора 3.Одновременно в момент С выходной4импульс компаратора 16 взводит триггер 19, отчего с момента с размыкается ключ 10, размыкаются второй вход и выход переключателя 13, а первый вход и выход последнего замыкают- ся под действием нулевого уровня напряжения на его управляющем входе с ипвертируюцего выхода триггера 19.На выходе операционного усилителя 1, 35 а также на выходе блока 23 с моментаначала третьего поддиапазона напряжение изменяется согласно выраже- ния( /с, сс, и, . (13)1) (4)с масштабом М = ----- его предз С ,Р (С )ставления.В момент С очередной импульс (2 ) 45 управления пРиходит на вход запускаблока 24, формируюцего на своих выходах управляющие сигналы Б 24, и 1)24 . 40 При использовании устройства в виде генератора пилообразного напряжения в момент Т ключ 9 замыкается иод7действием управляюцего импульса 24 прошедшего с первого выхода блока 24 без задержки ио отношению к импульсучто реализуетея выбором нулевого времени задержки линии 36. Ключи 11 и 12 с момента с 7 разомкнуты. В результате с момента г., напряжение на конденсаторе 2 принимает значение 5то выражение дпя выходного напряжения операционного усилителя 32 и блока 23 с момента ( представляется в виде131 напряжения источника 6 и цикл работы генератора повторяется.При использовании устройства в виде измерителя периода следования им 5 гульса выбор соответствующей величины задержки линии 36 блока 24 способствует формированию управляющего сигг 1 ала Б,с задержкой на интервал вреМени дс по отноыению к управляющему 10 сигналу Б, , а следовательно, и к выработке на выходе элемента И 31 с момента прихода импульса Бнапряжег 1 ия уровня логической единицы длиг 1 ельностью Д с. Одновременно с момен г 1 а прихода импульса Б, ,на вход бло 5ка 24 ключ 9 размыкается на время д С под действием напряжения нулевого уовня на его управляющем входе, и неизменное с этого момента времени на пояжение на выходе операционного усилятеля 1 и выходе блока 23.пропорционвльное периоду Т=С,-с, следования игпульсов с масштабом М его пред 3справления 2511 /ссс -0 /ссс -М,т,(14) вгбирается блоком 28 под действием уцравляющего сигнала с выхода элемента И 31. Регистратор 29 кода масштаба также фиксирует с момента Ст код Нз , с выходной шины 27.По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями 35 за счет обеспечения формирования выходного пилообразного напряжения с крутизной, изменяющейся по законугеометрической прогрессии в соответствующих последовательно расположен . ных поддиапазонах формирования выходного сигнала.По отношению к известному предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями также за счет реализации измерения периода следования входных импульсов, что дополнительно расширяет область его использования в многодиа пазонных измерительных устройствах и системах цифроанапоговой техники.Формула изобретения1. Генератор пилообразного напря 55жения с переменной крутизной, содер" жащий операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, с первого по четвертыц кюли, и;1 сптабный рппгтр, первый и второй источники опорного напряжения, делитель напряжения, блок вычитания, блок управления, выходную шину мантиссы, входную ииву управления, соединенную с входом блока управления, первый вход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с выходом операционного усилителя, соединенным сего инвертирующим входом через интегрирующий конденсатор и через второй ключ с первым входом блока вычитания, первый выход первого ис( точника опорного напряжения соединен с информационным входом третьего клю-. ча, выход которого через масштабный резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности изменения крутизны выходного сигнала по закону геометрической прогрессии, в него введены счетчик импульсов, дешифратор, двухпоэиционный переключатель, третий источник опорного напряжения, аналоговый инвертор, первый и второй компараторы, элемент ИЛИ, логический инвертор, триггер, первый и второй элементы И, выходная шина масштаба, а масштабный резистор выполнен в виде кодоуправляемого сопротивления, цифровой управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и с выходной шиной масштаба, выходная шина мантиссы соединена с выходом блока вычитания, второй вход которого соединен а выходом переключателя, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя и с первыми входами первого н второго компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами делителя напряжения, вход которого соединен с выходом второго источника опорного напряжения и с вторым входом переключателя, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго ключа и с инвертирующим выходом триггера, информационный вход третьего ключа соединен с входом аналогового инвертора, выход которого через четвертый ключ соединен с выходом третьего ключа, управляющие входы четвертого и третьего ключей под4 97)у;ф 4 С 271 9С и ключецы к выходам соответствеццо первого и второго элементов И, первые входы которых соединены соответственно с неинвертирующим и ицвертирующим5 выходами триггера, а вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу логического ицвертора, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход которого соединен с входом сброса счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого под- ключены соответственно к выходам первого и второго компараторов, соединенным соответственно с входом установки в единичное состояние и с входом сброса триггера, причем вторые выходы первого и второго источников опор ного напряжения соединены с шиной нулевого потенциала, а первый и второй выходы третьего источника опорного напряжения подключены соответственно к инвертирующему входу операционного 25 усилителя и к информационному входу первого ключа.2. Генератор по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит линию задержки, элемент И и одновибратор, вход которого является входом блока управления, второй выход которого соединен с выходом одцовибратора, с входом линии задержки и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом лицин задержки, а выход элемента И соединен с первым выходом блока управления3. Генератор по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения периода следования импульсов, в него введены второй логический инвертор, третий элемент И, блок выборки-хранения и регистратор кода масштаба, соединенный своим управляющим входом с управляющим входом блока выборки-хранения и с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход которого через второй логический инветор соединен с вторым входом третьего элемента И, при этом информационный вход блока выборки-хранения соединен с выходной шиной мантиссы, а информационный вход регистратора кода масштаба соединен с выходной шиной масытаба.