SU1132349A1 - Управл емый генератор треугольного напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано , в устройствах образцовых средств измерени .

.Известен генератор треугольного напр жени , содержащий генератор, триггер, выходы которого подключены к управл ющим входам электронных клю чей, источники опорного напр жени  разной пол рности, два формировател  напр жени , входы которых подключены к выходу интегратора, выходы - к его суммирующим входам, а входы управлени  - к выводам триггера, вход которого соединен с источником синхроимпульсов , третий вход интегратора подключен к.источникам опорного напр жени  разной пол рности через электронные ,ключи l .

Недостатком данного генератора  вл етс  низка  стабильность амплитуды треугольного напр жени .

Наиболее близким техническим реuieHHGM к изобретению  вл етс  управл емый генератор треугольного напр жени , содержащий первый, операционный усилитель, первый вход которого подключен ко входу устройства, выхрд - к базе первого транзистора, эмиттер которого подключен к базе второго транзистора и к первому резистору , коллектор - к базе третьего транзистора и ко второму резистору, эмиттер второго транзистора через третий резистор подключен к первой клемме источника питани , а коллектор - к первому входу переключател  тока, эмиттер третьего транзистора через четвертьай резистор подключен ко второй клемме источника питани , коллектор - ко второму входу переключател  тока, первый и второй транзисторы и первый и третий резис торы представл ют по существу зар дный преобразователь напр жение код , а первый и третий транзисторы и второй и четвертый резисторы разр дный преобразователь напр жение - ток, выход переключател  тока подключен через переключатель частоты ко входу усилител  мощности, первый выход которого  вл етс  выходом устройства, источник опорного напр жени , второй операционный усилитель , преобразователь амплитуды в посто нное напр жение, включенный между вторым выходом усилител  мощности и вторым входом первого операционного усилител , третий выход усилител  мощности подключен к первому входу второго операционного усилител , своим вторым входом подключенного к источнику опорного напр жени , а выход через резистспз - к эмиттеру первого транзистора 2 .

Однако в данном устройстве стабильность амплитуды треугольного напр жени  мала.

Выходное напр жение устройства

(,Ка),.К,.К,,,

и.

вы

vii - к с передаточные функции де f первого операционного усилител , преобразовател  напр жение - ток, зар да конденсатора, усилител ,мощности, преобразовател  амплитуды в посто нное напр жение соответственно .

Передаточна  функци  всего устройтва

и вы

К Кг-Ку К4

Т +К.

К,-Ку К,-% Uftx

Если произведение Kj-

то

l К.

Uejji x Jfl.

Ki| К

откуда видно, что точность коэффициента передачи всего устройства, а следовательно, и стабильность выходного напр жени  в основном определ ютс  точностью преобразовател  амплитуды в посто нное напр жение.

Цель изобретени  - повышение стабильности амплитуды треугольного напр жени  во всем диапазоне частот.

Поставленна  цель достигаетс 

тем, что в управл емый генератор треугольного напр жени , содержащий зар дный и разр дный преобразователи напр жение - ток, переключатель тока , выход которого подключен ко входу интегратора, а вход - к выходу, зар дного преобразовател  напр жение - ток, введены блок анализа среднего значени , блок анализа нулевого

уровн , а выход интегратора соединен со входом блока анализа нулевого уровн  и входом блока анализа среди него значени ,.выход которого соеди нен со входами зар дного и разр дного преобразователей напр жение ток , а выход блока анализа нулевого уровн  соединен с управл ющим входом разр дного преобразовател  напр жение - ток.

На фиг.1 представлена структурна  электрическа  схема управл емого генератора треугольного напр жени ; на фиг.2 - эпюры, по сн ющие его работу.

Управл емый генератор треугольного напр жени .содержит зар дный и разр дный преобразователи 1 и 2 напр жение - ток, переключатель 3 тока , выход которого подключен ко вхоЛУ интегратора 4, а вход - к выходу.

зар дного преобразовател  1 напр жение - ток, блок 5 анализа среднего значени , блок б нулевого уровн , при этом выход интегратора 4 соединен со входом блока б анализа нулевого уровн  и входом блока 5 анализа среднего значени , выход которого соединен со входами зар дного и разр дного преобразователей 1 и 2 напр жение - ток, а выход блока 6 анализа нулевого уровн  соединен с управл ющим входом разр дного преоб разовател  2 напр жение - ток..

Блок 5 анализа среднего значени  реализован на операционном усилителе , в обратную св зь которого включен конденсатор. Блок б анализа нулевого уровн  выполнен на основе сравнивающего элемента, к выходу которого подключена интегрирующа  цепь.

Устройство работает следующим об разом.

Под действием управл ющих сигналов переключател  3 тока, вырабатываемых триггером (фиг.2а), электронный ключ переключател  подключает и отключает к интегратору 4 зар дный преобразователь 1 напр жение - ток. В момент подключени  конденсатор интегратора 4 зар жаетс  суммой токов зар дного и разр дного преобразователей 1 и 2 напр жение - ток (фиг.2д), на выходе формируетс  нарастающий фронт треугольного напр жени  (фиг.2е). При отключении зар дного преобразовател  1 напр жение - ток конденсатор интегратора 4 разр жаетс  током разр дного преобразовател  2 напр жение - ток (Фиг.2д), на выходе интегратора 4 формируетс  обратный фронт треугольного напр жени  (Аиг.2е).

При увеличении (уменьшении) значени  опорного (входного) напр жени  увеличиваютс  (умены-заютс ) абсолютные значени  тока зар дного и разр дного преобразователей и соответственно увеличиваетс  (уь. ньшаетс ) амплитуда выходного напр жени  (фиг.26).

Токи зар дного и разр дного преобразователей 1 и 2 напр жение - ток имеют противоположные знаки (фиг.2в и 2г). Дл  работы устройства необходимо , чтобы абсолютные значени  тока зар дного преобразовател  1 были больше значени  тока разр дного преобразовател  2 в . Кроме того , необходимо выполнить начальное условие: интегратор 4 в моменты подключени  зар дного преобразовател  должен начинать зар жатьс  от нулевого значени  напр жени .

Дл  выполнени  этих условий служит блок б анализа нулевого уровн , который может быть реализован, например , по схеме, содержащей последовательно соединенные сравнивающий элемент и фильтр нижних частот.

Предположим в промежуток Т/2} т} ток разр дного преобразовател  2 напр жение - ток увеличилс , тогда конденсатор интегратора 4 должен разр дитьс  до нулевого уровн  и зар дитьс  до некоторого отрицательного напр жени . Но как только выход0 ное напр жение достигает нулевого уровн , срабатывает сравнивающий элемент блока б анализа нулевого уровн  (фиг.2ж), выходное напр жение блока б уменьшаетс  (фиг.2з), что

5 ведет к уменьшению значени  разр дного тока, преобразовател  2 напр же - ние - ток. Таким образом, измен   отношение токов зар дного и разр дного преобразователей напр жение - ток, удаетс  выполнить начальные услови .

0

Выходное напр жение всего устройства

+ п )П4

(в,,Ь(п,

и„

9ЫХ

- передаточные Функции

где п,. - п

5

Ч сравнивающего устройства блока-анализа среднего значени , зар дного преобразовател  напр жение - ток, раз0 р дного преобразовател  напр жение - ток, интегратора соответственно .

Передаточна  функци  всего устрой5 ства

- и вы П Лпа + п )

К

n,(n, +

UB, Если произведение n(n + n,j),

40 а это легко выполнимо, то

и выл

arl

1

пДп +

и

вк

Но это верно, если HJ - коэффициент передачи разр дного преобразовател  напр жение - ток не зависит от йlpц самом деле пд зависит от . причем эта зависимость нелинейна. Поэтому погрешность коэффициента передачи всего устройс -ва, а следовательно , и нестабильность выходного напр жени  определ ют порогом нечувствительности сравнивающего устройства блока анализа нулевого уровн .

По сравнению с прототипом предлагаемый генератор треугольного напр жени  позвол ет получить мены ую нестабильность выходного напр жени . Точность коэффициента передачи прототипа в основном определ етс  точностью преобразовател . переменног.о напр жени  в посто нное. При использовании в качестве .преобразовател  переменного напр жени  в посто нное,  деальногд диода и резисторов с

раэбросом пёфаметров 0,1% погрешность коэффициента передачи, а еле- . дрвательно5 и неставильность не лучше , чем 0,3%. .

По сравнений с вазовым/объектом (генератор треугольного напр жени , исйрдшэуаиыв -В преобразователе среднеквадратического значени  напр жени  i треугольным опорным сигналом;, у которого нестабильность амплитуды 0,3-0,5%, предлагае «й1 упрал емый генех атор треугольного напр жени  имеет нестабильность при нс шнальном значении выходного напр жени  1В менее 0,1%.

При использовании предлагаемого управл емого генератора треугольного напр жени  погре аность преобразователей с треугольным опорным напр жением может быть уменьшена на 0,1%. Кроме того, предлагаемый генератор может бытв -использован в качестве образцового средства измерени  при определении метрологических характеристик аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.

(вш

1розр

.,

111.2

i 3

Claims (1)

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий зарядный и разрядный преобразователи напряжение - ток, переключатель тока, выход.которого подключен ко входу интегратора, а вход - к выходу зарядного преобразователя напряжение ток,. отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности амплитуды во всем диапазоне частот, в него введены блок анализа среднего значения, блок анализа нулевого уров ня, а выход интегратора соединен со входом блока анализа нулевого уровня и входом блока анализа среднего значения, выход которого соединен со входами зарядного и разрядного преобразователей напряжение - ток, а выход блока анализа нулевого уровня соединен с управляющим входом разрядного преобразователя напряжение - ток.

   I