Формирователь импульсов тока

(51) 4 ГОСУД ПО ДЕ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТО Справочник, М 65, с. 595. Авторское свид 532173, кл. Н 0(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ (57) Изобретение м зовано для управле ройствами с индукт нагрузки, Цель изо ИМПУЛЬСОВ Т жет быть ис ия различным вным характ Мольи устромвышеретени,87. Бюл, В 4арманов и В.А,Бадяев74(088.8)ры и средства автоматикиашиностроение, 10 ние стабильности амплитуды выходныхимпульсов, Фррмирователь содержитэлектронный ключ 1, индуктивную нагрузку 2, элемент 3 обратной связи,демпфирующий элемент 4 и компаратор5. Введение блока 6 формирования порога, задающего блока 7, блока 8 управления, образование новых функциональных связей и предложенное конструктивное выполнение блока 6 формирования порога, блока 8 управленияформирователя импульсов начальнойустановки и формирователя задержанных импульсов способствуют достижению поставленной цели. 4 э,п. ф-лы,8 ил,Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления различными устройствами с индуктивным характером нагрузки, например, волноводными переключателями.Цель изобретения - повышение стабильности амплитуды выходных импульсов,На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - структурная электрическая схема блока формирования порога, на фиг. 4 - структурная электрическая схема блока управления; на фиг, 5 - структурнаяэлектрическая схема формирователяимпульсов начальной установки нафиг, 6 - эпюры напряжения, поясняющие работу формирователя импульсовначальной установки; на фиг. 7структурная электрическая схема первого формирователя задержанных импульсов; на фиг. 8 - эпюры напряжения, поясняющие работу первогоформирователя задержанных импульсов.Формирователь импульсов тока содержит электронныйключ 1. индуктивную нагрузку 2, элемент 3 обратной связи, демпфирующий элемент 4,компаратор 5, блок 6 формированияпорога, задающий блок 7 и блок 8управления.Первыйвход электронного ключа 1соединен с источником питания, а в:ход с первым выводом демпфирующегоэлемента 4 и первым выводом индуктивной нагрузки 2, второй вывод которой соединен с входом элемента 3обратной связи, первый выход которого соединен с первым входом компаратора 5 и аналоговым входом блока 6формирования порога, а второй выводи второй вывод демпфирующего элемента 4 соединен с общей шиной, второйвход компаратора 5 соединен с информационным выходом блока 6 формирования порога, цифровой вход которогосоединен с выходом задающего блока7, при этом выход компаратора 5 соединен с первым входом блока 8 управления, второй вход которого соединенс установочным выходом блока б формирования порога, а третий вход - суправляющим входом блока 6 формирования порога и входной шиной устройства, а выход - с управляющим входомэлектронного ключа,Блок 6 формирования порога содержит пиковый детектор 9, компаратор10, первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11, первый формирователь 12 задержанных импульсов,первый элемент ИЛИ 13, КБ-триггер14, элемент И 15, генератор 16 тактовых импульсов, счетчики 17 и 18,импульсов, второй формирователь 19 10 задержанных импульсов, первый сумматор 20, мультиглексор 21, второйсумматор 22, регистр 23, второй ЦАП24, формирователь 25 импульсов начальной установки и второй элемент 15 ИЛИ 26.Информационный вход пикового детектора 9 является аналоговым входом блока б формирования порога,выход пикового детектора 9 соединен 20 с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с выходом первого ЦАП 11, выход компаратора 10 соединен с входом формирователя 12 и с первым входом элементаИЛИ 13, выход которого соединен сК-входом КБ-триггера 14, выход которого соединен с первым входом элементаИ 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 16 такто 30 вых ипульсов, выход элемента И 15соединен с вычитающим входом счетчика 17 импульсов и суммирующим входомсчетчика 18 импульсов, разрядные выходы которого соединены с входом35 первого цифро-аналогового преобразователя 11, входы установки обнулениясчетчиков 17 и 18 импульсов соединены с входом формирователя 19 и являются управляющим входом блока 6 4 д формирования порога, выход формирователя 19 соединен с 8-входом КЯтриггера 14, разрядные выходы счетчика 17 импульсов соединены с первой группой разрядных входов сумма 45 тора 20, вторая группа разрядныхвходов которого соединена с первойгруппой разрядных входов мультиплексора 21 и является входом блока6 формирования порога, разрядные50 выходы сумматора 20 соединены с первой группой разрядных входов сумматора 22, вторая группа разрядныхвходов которого соединена с разрядными выходами регистра 23, разрядные с 55 выходы сумматора 22 соединены свторой группой разрядных входовмультиплексора 21, разрядные выходыкоторого соединены с разрядными информационными входами регистра 23и информационными входами цифро-ана- .логового преобразователя 24, выходкоторого является информационйымвыходом блока формирования порога,первый выход формирователя 25соединен с управляющим входом мультиплексора 21, вторым входом элемента ИЛИ 13 и является установочнымвыходом блока формирования порога,второй выход формирователя 25 соединен с первым входом элемента 26,второй вход которого соединен суправляющим входом пикового детектора 9 и выходом формирователя 12,выход элемента ИЛИ 26 соединен ссинхровходом регистра 23 и управляющим входом цифро-аналогового преобразователя 24Блок 8 управления содержит элемент ИЛИ 27, К 8-триггер 28 и усилитель 29, причем первый и второй входы элемента ИЛИ 2 являются соответственно первым и вторым входом блока управления, выход элемента ИЛИ27 соединен с К-входом КЯ-триггера28, Б-вход которого является третьимвходом блока управления, выход триггера 28 соединен со входом усилителя 29, выход которого являетсявыходом блока управления.Формирователь импульсов начальной установки содержит последовательно соединенные элемент 30 формирования, элемент 31 задержки, элемент32 НЕ и элемент И, второй вход которого соединен с входом элемента 31,Первый формирователь задержанныхимпульсов содержит последовательносоединенные элемент 34 формирования,элемент 35 задержки и элемент 36 И,второй вход которого соединен с входом элемента 35 задержки.Устройство работает следующим образом,При подаче питания формирователь25 вырабатывает на первом и второмвыходах импульсы в соответствии сфиг, 6, Импульс М с первого выходаформирователя 25 поступает на второй вход блока 8 управления, где устанавливает выход триггера 28 в О11 иЭтот сигнал, усиленный усилителем29 поступая на управляющий вход ключа 1, удерживая его в запертом состоянии. Кроме того импульс П, поступает через элемент ИЛИ 13 на К-входКЯ-триггера 14 и устанавливает его в"О". Таким образом, на одном из входов элемента И 15 устанавливается5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 О и, соответственно, на выходе также О". Импульсы с выхода генератора 16 тактовых импульсов не поступают на входы счетчиков 17 и 18 импульсов. Кроме того, импульс Ц поступает на управляющий вход мультиплексора 21 и подключает его разрядные выходы к первой группе разрядных входов, устанавливая на его выходе двоичныи код; поступающий с задающего блока 7 и равный цифровому значению заданной амплитуды импульсов. Появляющийся с задержкой на втором выходе формирователя -25 импульс 11 поступает на син 2хровход регистра 23 и управляющий вход ЦАП 24 и записывает этот двоичный код в память регистра и ЦАП, на выходе ЦАП 24 и втором входе комларатара 5 устанавливается начальное аналоговое значение порога 1 , соответствующее заданному значении амплитуды 1 . При переходе в О импульса Ц, поступающего на управляющий вход мультиплексора 21, выход мультиплексора подключается к второму входу мультиплексора 21, соединенному с выходом сумматора 22. Устройство установлено в начальное состояние,Импульс запуска, поступающий на вход устройства, поступает на третий вход блока 8 управления и устанавливает выход триггера 28 в состояниеУсилитель 29 усиливает этот сигнал и подает его на управляющий вход электронного ключа 1. Ключ 1 открывается и через нагрузку 2 и элемент 3 обратной связи начинает протекать нарастающий ток, Компаратор 5 сравнивает значение нарастающего тока с начальным пороговым значением 1 и в момент равенства выдает импульс на первый вход блока 8 и опрокидывает триггер 28 в "О". Этот сигнал по дается на управляющий вход электронного ключа 1, Ключ 1 закрывается через время й , необходимое для расВЬхасасывания заряда в базе транзистора. В момент запирания ключа 1 на нагрузке 2 возникает импульс напряжения обратной полярности. В этот момент открывается демпфирующий элемент и рассеивает энергию, накопленную в нагрузке 2. За время,ток в нагрузке продолжает нарастать и возникает начальное отклонение амплитуды импульса от заданного значения о (ошибка). С выхода элемента 3 обратной связи импульс поступает на вход пикового128 7263 О 15 20 35 40 45 50 Фо р мул а детектора 9, и детектор запоминаетамплитуду импульса. Импульс запуска,поступающий на вход устройства, поступает на установочные входы счетчиков 17 и 18 импульсов и обнуляетих, а также запускает Формирователь19, Импульс с выхода формирователяустанавливает выход КБ-триггера 14в состояние "1" и, следовательно,устанавливает на вхоле элемента И15 "1", Поэтому импульсы с выходагенератора 16 тактовых импульсов через элемент 15 начинают поступатьна соответствующие входы счетчиков17 и 18 импульсов, причем счетчик 17работает в вычитающем режиме, а счетчик 18 - в суммирующем, С выходасчетчика 18 двоичный код поступаетна вход ЦАП 11, на выходе которогоформируется ступенчатое нарастающеенапряжение, которое подается на второй вход компаратора 10. В моментравенства ступенчатого напряжения ивыходного напряжения пикового детектора 9, поступающего на первый входкомпаратора 10, на выходе компаратора возникает перепад напряжения в 1,который поступает на К-вход КБ-триггера 14 через элемент ИЛИ 13 и опрокидывает КЯ-триггер 14 в "0", На выходе элемента И 15 устанавливается"0" и счетчики 7 и 18 импульсов перестают считать. Кроме того, перепаднапряжения с выхода компаратора 10поступает на вход Формирователя 12,Таким образом, на выходах счетчиков 17 и 18 устанавливается цифровое значение амплитуды импульсов 1 (на выходе счетчика 18 - в прямом коде, а на выходе счетчика 17 - в дополнительном коде), С выхода счетчика цифровое значение амплитуды импульса1 в дополнительном коде поступает на первый вход сумматора 20 и суммируется с цифровым значением заданной амплитуды 1 , поступающим на второй вход сумматора 20 в прямом коде, На выходе сумматора появляется цифровое значение ошибки 1 в прямом или в дополнительном коде. Цифровое значение начальной ошибки о после первого импульса тока в нагрузке получается в дополнительном коде, так как в этом случае амплитуда импульса больше заданного значения. Цифровое значение ошибки поступает на один вход сумматора 22, на другой вход которого поступает значение предыдущего порога 1 , равное в первый цикл заданному оф 6зйачению амплитупы 1 . На выходе5сумматора 22 устанавливается цифровое значение нового порога, равное разности заданного значения амплитуды и ошибки. Это значение поступает на второй вход мультиплексора иустанавливается на выходе мультиплексора, а значит, и на информационных входах регистра 23 и ЦАП 24,При появлении импульса на выходе формирователя 12, поступающего через элемент ИЛИ 26 на синхровход регистра 23 и управляющий вход ЦАП 24, это новое значение порога записывается в память ЦАП и регистра, Кроме того, импульс с выхода формирователя 12 поступает на управляющий вход пикового детектора 9, где он используется для разряда накопительного конденсатора,При поступлении на вход устройства следующего импульса запуска вновь обнуляются счетчики 17 и 18 и на выходе компаратора 10 Формируется задний фронт импульса, запускается формирователь 19, триггер 28 устанавливается в "1" и начинается формирование нового импульса тока в нагрузке Компаратор 5 сравнивает теперь ток в нагрузке с новым значением порога 1 В момент сравнечия подается команда на выключение ключа "1". В момент запирания ключа открывается диод демпфирующего элемента и отводит энергию, накопленную в индуктивнойнагрузке, Затем измеряют амплитудуимпульса, вычисляют первичную ошибку3, и определяют новое значение порога 1, , который необходимо податьна второй вход компаратора 5 для того, чтобы свести к минимуму эту ошибкуе Измеряя в каждом цикле ошибку и вычисляя значение порога, получают на выходе блока 6 формирования порога такое его значение, которое позволяет получать импульсы тока в нагрузке с заданной амплитудой с точностью до единицы младшего разряда,изобретения 1. формирователь импульсов тока, содержащий электронный ключ, первый вход которого соединен с источником питания, элемент обратной связи, демпфирующий элемент, компаратор и индуктивную нагрузку, первый вырод коте" рой соединен с выходом электронного128726 35 3. Устройство по и. 1; о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит усилитель, КБ-триггер и элемент ИЛИ, причем выход усилителя является выходом блока управления, вход соединен с выходом КБ- триггера, К-вход КЯ-триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого являются, соответственно, первым и вторым входом блока управления, Б-вход КБ-триггера является третьим входом блока управления 7ключа и первым выводом демпфирующегаэлемента, а второй - с входом элемента обратной связи, первый выход которого соединен с первым входом компаратора, а второй вывод элементаобратной связи и второй вывод демпфирующего элемента соединены с общейшиной, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью повьшения стабильностиамплитуды выходных импульсов, в не- Юго введены блок формирования порога,блок управления и задающий блок,причем первый вход компаратора соединен с аналоговым входом блока формирования порога, второй вход с информационным выходом блока формирования порога, цифровой вход которогосоединен с выходом задаюшего блока,при этом выход компаратора соединенс первым входом блока управления, 20второй вход которого соединен с установочным выходом блока формирования порога, а третий вход - с управляющим входом блока формированияпорога и входной шиной устройства, 25а Выход - с управляющим входом электронного ключа.32, Устройства по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования порога содержит пиковый детектор, два формирователя задержанных импульсов, генератор тактовыхимпульсов, компаратар, два элементаИЛИ, элемент И, КЯ-триггер, два цифра-аналоговых преобразователя, двасчетчика импульсов, два сумматора,мультиплексор, регистр и формирователь импульсов начальной установки,причем информационный вход пиковогодетектора является аналоговым входом блока формирования порога, выхоДпикового детектора соединен с первымвходом компаратора, второй вход которого соединен с выходом первогоцифра-аналогового преобразователя, 45выход с входом первого формирователязадержанных импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с К-входом КЯ-триггера, выход которого соединен с пер Овым входом элемента И, второй входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход с вычитающим входом первого счетчикаимпульссВ и суммирующим ВхОдОм Вта,рого счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с входамиразрядов первого цифра-аналоговогопреобразователя, входы установки об-,нуления первого и второго счетчиков импульсов соединены с входом второго формирователя задержанных импульсов и являются управляющим входом блока формирования порога, выходвторого формирователя задержанныхимпугьсов соединен с Я-входом триггера, разрядные выходы первого счетчика импульсов соединены с первойгруппой разрядных входов первого сумматора, вторые группы разрядных входов которого соединены с первой группой разрядных Входов мультиплексораи являются цифровым входом блока формирования порога, разрядные выходыпервого сумматора соединены с первойгруппой разрядньп: входов второго сумматора, вторая группа разрядных входов которого соединена с разряднымивыходами регистра, разрядные выходывторого сумматора соединены с второй группой разрядных входов мультиплексора, разрядные выходы которогосоединены с информационными входамирегистра и второго цифра-аналоговагопреобразователя, выход которого является информационным Выходом блокаформирования порога, причем первыйвыход формирователя импульсов начальной установки соединен с управляющим Входом мультиплексора, вторымвходом первого элемента ИЛИ и является установочным выходом блока формирования порога, второй выход формирователя импульсов начальной установки соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с управляющим входом пикового детектора и выходом первогоформирователя задержанных импульсов,выход с управляющим входом второгой синхровходом регистра. 4. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирова12872 бЗ Мк ди Ф,2 тель импульсов начальной установкисодержит формирователь импульсов,элемент. задержки, инвертор и элементИ, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки и первым входом элемента И,1а выход элемента задержки через инвестор соединен с вторым входом элемента И и является первым выходом,а выход элемента И является вторымвыходом формирователя импульсов начальной установки,5, Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первыйформирователь задержанных импульсовсодержит формирователь импульсов,5 элемент задержки и элемент И, причемвход формирователя импульсов является входной шиной, выход которого соединен с первым входом элемента И ичерез элемент задержки с вторым вхо 1 О дом, выход которого является выходомпервого формирователя задержанныхимпульсов,1287263 Фиг. 7фиг. 8Составитель Б.Иванов Редактор М.Циткина Техред В.Кадар, Корректор М.Шароши Заказ 830Тираж 902 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4