SU822382A1 - Генератор импульсов - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического управления и регулирования для импульсного управления электромагнитными механиз- ⁵ мами.

Известен генератор импульсов, содержащий источник управляющего напряжения, дифференциальный усилитель, охваченный безынерционной положительной обратной связью, времязадающий конденсатор в цепи отрицательной обратной связи, диодный мост, один выход несимметричной диагонали которого соединен с потенциальной обклад- 15 кой времязадающего конденсатора, в симметричную диагональ диодного моста включены два последовательно соединенных резистора [1].

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности является генератор импульсов, содержащий источник управляющего напряжения, дифференциальный усилитель, охваченный безынерционной положительной обрат- 25 ной связью, времязадающий конденсатор в цепи отрицательной обратной связи, диодный мост, один выход несимметричной диагонали которого соединен с потенциальной обкладкой вре- 3Q

'мязадающего конденсатора,в симметричную диагональ диодного моста включены два последовательно соединенных резистора, второй выход несимметричной диагонали диодного моста соединен с источником управляющего напряжения, а общая точка соединения упомянутых резисторов подключена к выходу дифференциального усилителя [2]. Общим недостатком известных устройств является то, что у них для регулирования коэффициента заполнения с целью стабилизации среднего тока выходных импульсов при изменении напряжения питания необходимо напряжение управляющего источника изменять по определенному закону синхронно с изменением напряжения питания, не совпадающему с законом изменения напряжения питания, что определяет недостаточную стабильность среднего тока импульсов и времени их задержки. Цель изобретения - повышение ста·? бильности среднего тока импульсов и времени их задержки.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий операционный усилитель, выход которого подключен к одному выводу первого зарядного, резистора, ин3 вертирующий.вход подключен к накопительному конденсатору, а неинвертирующий вход - к выходу делителя напряжения, и времязадающий конденсатор, одна обкладка которого соединена с об^ей шиной, а другая - с катодом диода через параллельно включенные разрядный диод и второй зарядный резистор - с источником питания, введены параллельно соединенные дополнительные диод и первый резистор, которые включены между накопительным конденсатором и точкой соединения второго вывода первого зарядного резистора^со входом делителя напряжения, и второй дополнительный резистор, который включен между анодом диода и накопительным • конденсатором.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит времязадающий RC-мост, снабженный первым и вторым зарядными резисторами 1,2, времязадающий 3 и накопительным 4 конденсаторами» к входной диагонали которого подключен источник питания шиной 5 и общим выводом и вход операционного усилителя 6, неинвертирующий вход которого подключен к выходу делителя 7 напряжения на резисторах 8,9. Инвертирующий вход операционного усилителя подключен к потенциальной обкладке накопительного конденсатора 4, а выход - к первому выводу зарядного резистора 1. К выходной диагонали RC-моста подключен диод 10 катодом к точке соединения второго зарядного резистора 2 и времязадающего конденсатора 3.

В генератор введены параллельно соединенные дополнительные первый резистор 11 и диод 12, первый вывод которых соединен со вторым выводом зарядного резистора 1 и со входом делителя 7 напряжения, второй - образованный катодом диода и выводом резистора - с потенциальной обкладкой накопительного конденсатора 4 и через второй дополнительно включенный резистор 13-е анодом диода 10 выходной диагонали RC-моста.

В схеме генератора имеется разрядный диод 14, включенный параллельно второму зарядному резистору 2 в проводящем направлении для тока разряда времязадающего 3 и накопительного 4 конденсаторов ка питания, а

Устройство разом.

При подаче на выходе 15 устанавливается напряжение, приблизительно равное напря- ¹ жению источника питания. Это обусловлено тем, что при питании операционного усилителя от одного источника на его выходе в любом режиме работы может быть только положительный потенципри выключении источни- 55 также клемма 15 - выход.', работает следующим обпитающего напряжения ал, который подается на вход делителя 7 напряжения.

В результате действия положительной обратной связи на выходе операционного усилителя скачком устанавливается напряжение, приблизительно равное напряжению источника питания.

Начинается заряд накопительного* конденсатора 4 от шины 5 источника питания через внутреннее сопротивление Операционного усилителя, резистор 1, Диод 12, шунтированный резистором 11, а времязадающего конденсатора 3-через упомянутые элементы, последовательно соединенные резистор 13 и диод 10 и резистор 2. Для обеспечения работы устройства постоянная времени RCцепи времязадающего конденсатора должна быть больше постоянной времени RC-цепи накопительного конденсатора. Следовательно, накопительный конденсаторзаряжается до входного напряжения делителя 7 минус падение напряжения на диоде 12, однако опрокидывание операционного усилителя не происходит, так как потенциал на втором (неинвертирующем) входе превышает потенциал на третьем (инвертирующем) входе. Это условие автоматически выполняется установкой коэффициента заполнения, при этом величина падения напряжения на резисторе 8 от тока делителя 7 намного меньше напряжения на диоде 12.

Такое состояние удерживается до тех пор, пока в результате заряда времязадающего конденсатора не наступает равновесие RC-MocTa, при котором в выходной диагонали ток начинает уменьшаться до нуля. С этого момента накопительный конденсатор начинает дозаряжаться с постоянной времени RC-цепи времязадающего конденсатора и синхронно с ним до тех пор, пока не наступает равенство напряжений на дифференциальном входе операционного усилителя. Последний опрокидывается, на его выходе уста45 навливается низкий уровень остаточного напряжения, а ток в выходной диагонали отсекается обратно смещенным диодом 10. При этом размыкается цепь заряда времязадающего, накопительного конденсаторов и цепь входного тока делителя напряжения. Однако времязадающий конденсатор продолжает заряжаться через резистор 2 до напряжения источника питания и на дальнейший процесс влияния не оказывает, так как эта цепь с помощью обратносмещенного диода 10 отключается.

Начинается разряд накопительного конденсатора 4 через резисторы 1,8, 9,11, внутреннее сопротивление one- рационного усилителя. При снижении напряжения на потенциальной обкладке накопительного конденсатора до уровня остаточного напряжения на выходе операционного усилителя послед50 «0 ний опрокидывается и на выходе устанавливается напряжение, приблизительно равное напряжению источника питания. Далее процесс заряда-разряда накопительного конденсатора определяется собственными параметрами элементов RC-цепи.

Таким образом, на выходе устройства устанавливаются незатухающие колебаний прямоугольных импульсов, : параметры которых определяются RCэлементами, делителем 7 напряжения и диодом 12. Регулирование .коэффициента заполнения в пределах от нуля до единицы осуществляется резистором 8. Крутизна наклона выходной характеристики устанавливается соотношением резисторов 1,9, током заряда накопительного конденсатора и степенью шунтирования диода 12 резистором 11.

При изменении напряжения питания, например при увеличении, увеличивается ток заряда конденсатора, уменьшается сопротивление диода 12 и, соответственно, суммарное сопротивление в цепи заряда накопительного конденсатора, в результате чего процесс заря- 25 да последнего ускоряется, длительность импульса уменьшается. Длительность разряда накопительного конденсатора (длительность паузы) при этом увеличивается. Это обусловлено тем, что при увеличении напряжения источника питания синхронно увеличивается напряжение на входе делителя, напряжение на накопительном конденсаторе в момент его сравнения с выходным напряжением делителя, а величина остаточного напряжения на выходе, до которого разряжается накопительный конденсатор, практически не зависит от напряжения питания.

Следовательно, при увеличении напряжения питания увеличивается амплитуда тока выходных импульсов, уменьшается коэффициент заполнения и, таким образом, средний ток выходных импульсов стабилизируется.

Изменением крутизны наклона выходной характеристики достигается необходимая зависимость среднего тока импульсов от изменения напряжения питания.

Стабилизация времени задержки выдачи импульсов при изменении напряжения питания достигается включением в выходную диагональ RC-мОста последовательно с диодом 10 дополнительного резистора 13.

Так как нелинейный элемент (диод . 12) включен в проводящем направлении для тока заряда времязадающего и накопительного конденсаторов с целью изменения коэффициента заполнения, то, очевидно, аналогичное влияние он оказывает и на формирование времени задержки выдачи импульсов при изменении напряжения питания. Влияние диода 12 на стабильность време— ни задержки проявляется тем больше, чем меньше сопротивление резистора 1 по сравнению с сопротивлением резистора 2, что имеет место в большинстве случаев практического применения.

Введение в выходную диагональ RC-моста резистора 13 уменьшает составляющую зарядного тока времязадающего конденсатора 3 и, таким образом, достигается стабилизация момента наступления равновесия RC-моста, а, следовательно, времени задержки выдачи импульсов при изменении напряжения питания. Изменением сопротивления резистора 1-3 достигается установка положительных и отрицательных приращений времени задержки выдачи импульсов при изменении напряжения питания или приращения, равного нулю, при котором имеет место наибольшая стабильность.

При равенстве сопротивлений зарядных резисторов.1,2 или в тех случаях, когда сопротивление резистора 2 меньше сопротивления резистора 1, стабильность работы устройства обеспечивается при равенстве нулю сопротивления резистора 13.

При включении напряжения питания времязадающий конденсатор 3 разряжается через диод 14 и сопротивление операциойного усилителя* оказываемое· разрядному току между выводами подключения источника питания.

Преимуществом предлагаемого генератора с задержкой выдачи импульсов перед известными является то, что в нем с помощью нелинейного элемента, например диода, шунтированного резистором, включенного в цепь отрицатель- . ной обратной связи операционного усилителя последовательно с зарядным резистором в проводящем направлении для тока заряда и образующих одно из плеч RC-моста, достигается стабилизация среднего тока импульсов, а с помощью резистора, включенного последовательно с диодом в выходную диагональ моста ция сов , достигается стабилизавремени задержки выдачи импуль- при изменении напряжения питания.

Claims (2)

1. вертирующий .вход подключен к накопительному конденсатору, а неинвертирующий вход - к выходу делител  напр жени , и врем задающий конденсатор , одна обкладка которого соединена с общей шиной, а друга  - с катодом диода через параллельно включенные разр дный диод и второй зар дный резистор - с источником питани , введены параллельно соединенные дополнительные диод и первый резистор, которые включены между на копительным конденсатором и точкой соединени  второго вывода первого зар дного резистора со входом делител  напр жени , и второй дополнительный резистор, который включен между анодом диода и накопительным конденсатором. На чертеже Приведена электрическа  схема предлагаемого генератора импульсов, Генератор импульсов содержит вре м задающий RC-MOCT, снабженный первым и вторым зар дными резисторами 1,2, врем задающим 3 и накопительны 4 кондейсаторами, к входной диагона ли которого подключен источник пита ни  шиной 5 и общим выводом и вход операционного усилител  6, неинвертирующий вход которого подключен к выходу делител  7 напр жени  на резистора .х 8,9. Инвертирующий вход операционного усилител  подключен к потенциальной обкладке накопительно го конденсатора 4, а выход - к первому выводу зар дного резистора 1. К выходной диагонали КС-моста подключен диод 10 катодом к точке соединени  второго зар дного резистора 2 и врем задающего конденсатора 3, В генератор введены параллельно соединенные дополнительные первый резистор 11 и диод 12, первый вывод которых соединен со вторым выводом зар дного резистора 1 и со входом делител  7 напр жени , второй - обр зованный катодом диода и выводом ре зистора - с потенциальной обкладкой накопительного конденсатора 4 и чер второй дополнительно включенный резистор 13 - с анодом диода 10 выход ной диагонали RC-моста. В схеме генератора имеетс  разр  ный диод 14, включенный параллельно второму зар дному резистору 2 в про д щем направлении .дл  тока разр да врем задающего 3 и накопительного 4 конденсаторов при выключении источн ка питани , а также клемма 15 - вых Устройство работает следующим об разом. При подаче питающего напр жени  на выходе 15 устанавливаетс  напр жение , приблизительно равное напр жению источника питани . Это обуслов лено тем, что при питании операцион ного усилител  от одного источника его выходе в любом режиме работы -мож быть .только положительный потенциал , который подаетс  на вход делител  7 напр жени . В результате действи  положительной обратной св зи на выходе операционного усилител  скачком устанавливаетс  напр жение, приблизительно равное напр жению источника питани . Начинаетс  зар д накопительного конденсатора 4 от шины 5 источника питани  через внутреннее сопротивление операционного усилител , резистор 1, Диод 12, шунтированный резистором 11, а врем задающего конденсатора 3-через упом нутые элементы, последовательно соединенные резистор 13 и диод 10 и резистор 2. Дл  обеспечени  работы устройства посто нна  времени КСцепи врем задающего конденсатора должна быть больше посто нной времени КС-цепи накопительного конденсатора . Следовательно, накопительный конденсатор. зар жаетс  до входного напр жени  делител  7 минус падение напр жени  на диоде 12, однако опрокидывание операционного усилител  не происходит, так как потенциал на втором (неинвертирующем) входе превышает потенциал на третьем (инвертирующем ) входе. Это условие автоматически выполн етс  установкой коэффициента заполнени , при этом величина падени  напр жени  на резисторе 8 от тока делител  7 намного меньше напр жени  на диоде 12. Такое состо ние удерживаетс  до тех пор, пока в результате зар да врем задающего конденсатора не наступает равновесие КС-мосТа, при котором в выходной диагонали ток начинает уменьшатьс , до нул . С этого момента накопительный конденсатор начинает дозар жатьс  с посто нной времени КС-цепи врем за.дающегр конденсатора и синхронно с ним до тех пор, пока не наступает равенство напр жений на дифференциальном входе операционного усилител . Последний опрокидываетс , на его выходе устанавливаетс  низкий уровень остаточного напр жени , а ток в выходной диагонали отсекаетс  обратно смещенным диодом 10. При этом размыкаетс  цепь зар да врем задающего, накопительного конденсаторов и цепь входного тока делител  напр жени . Однако врем задающий конденсатор продолжает зар жатьс  через резистор 2 до напр жени  источника питани  и на дальнейший процесс вли ни  не оказывает , так как эта цепь с помощью обратносмещенного диода 10 отключаетс . Начинаетс  разр д накопительного конденсатора 4 через резисторы 1,8, 9,11, внутреннее сопротивление one- рационного усилител . При снижении напр жени  на потенциальной обкладке накопительного конденсатора до уровн  остаточного напр жени  на выходе операционного усилител.  последНИИ опрокидываетс  и на выходе уста навливаетс  напр жение, приблизитель но равное напр жению источника питани . Далее процесс зар да-разр да накопительного конденсатора определ  етс  собственными параметрами элемен тов RC-цепи. Таким образом, на выходе устройст ва устанавливаютс  незатухающие колебаний пр моугольных импульсов, ; параметры которых определ ютс  RCэлементами , делителем 7 напр жени  и диодом 12. Регулирование .коэффициента заполнени  в пределах от нул  до единицы осуществл етс  резистором 8. Крутизна наклона выходной характерис тики устанавливаетс  соотношением резисторов 1,9, током зар- да накопительного конденсатора и степенью шунтировани  диода 12 резистором 11. При изменении напр жени  питани , например при увеличении, увеличивает с  ток зар да конденсатора, уменьшаетс  сопротивление диода 12 и, соответственно , суммарное сопротивлени в цепи зар да накопительного конденс тора, в результате чего процесс зар  да последнего ускор етс , длительнос импульса уменьшаетс . Длительность разр да накопительного конденсатора (длительность паузы) при этом увеличиваетс . Это обусловлено тем, что при увеличении напр жени  источника питани  синхронно увеличиваетс  напр жение на входе делител , напр жение на накопительном конденсаторе в момент его сравнени  с выходным напр жением делител , а величина оста точного напр жени  на выходе, до которого разр жаетс  накопительный кон денсатор, практически не зависит от напр жени  питани . Следовательно, при увеличении напр жени  питани  увеличиваетс  амп литуда тока выходных импульсов, умен шаетс  коэффициент заполнени  и, таким образом, средний ток выходных импульсов стабилизируетс . Изменением крутизны наклона выходной характеристики достига етс  не обходима  зависимость среднего тока импульсов От изменени  напр жени  питани . Стабилизаци  времени задержки выдачи импульсов при изменении н.апр жени  питани  достигаетс  включением в выходную диагональ RC-мЬста последовательно с диодом 10 дополнительного резистора 13. Так как нелинейный элемент (диод 12) включен в провод щем направлении дл  тока зар да врем задающего и накопительного конденсаторов с целью изменени  коэффициента заполнени , то, очевидно, аналогичное вли ние он оказывает и на формирование времени задержки выдачи импульсов при изменении напр жени  питани . Вли ние диода 12 на стабильность времени задержки про вл етс  тем больше, чем меньше сопротивление резистора 1 по сравнению с сопротивлением резистора 2, что имеет место в большинстве случаев практического применени . Введение в выходную диагональ КС-моста резистора 13 уменьшает составл ющую зар дного тока врем задающего конденсатора 3 и, таким образом , достигаетс  стабилизаци  момента наступлени  равновеси  НС-моста, а, следовательно, времени задержки выдачи импульсов при изменении напр жени  питани . Изменением сопротивлени  резистора 1-3 достигаетс  установка положительных и отрицательных приращени| времени задержки выдачи импульсов при изменении напр жени  питани  или приращени , равного нулю, при котором имеет место наибольша  стабильность. При равенстве сопротивлений зар дных резисторов.1,2 или в тех случа х , когда сопротивление резистора 2 меньше сопротивлени  резистора 1, стабильность работы устройства обеспечиваетс  при равенст-ве нулю сопротивлени  резистора 13. При включении напр жени  питани  врем задающий конденсатор 3 разр жаетс  через диод 14 и сопротивление операциойного. усилител  оказываемое разр дному току между выводс1ми подключени  источника питани . Преимуществом предлагаемого генератора с задержкой выдачи импульсов перед известными  вл етс  то, что в нем с помощью нелинейного элемента, например диода, шунтированного резистором , включенного в цепь отрицательной обратной св зи операционного усилител  последовательно с зар дным резистором в провод щем направлении дл  тока зар да и образующих одно из плеч RC-моста, достигаетс  стабилизаци  среднего тока импульсов, а с помощью резистора, включенного последовательно с диодом в выходную «иагональ моста, достигаетс  стабилизаци  времени задержки выдачи импуль- сов при изменении напр жени  питани . Формула изобретени  Генератор импульсов, содержащий операционный усилитель, выход котороо подключен к одному выводу первого зар дного резистора, инвертируюий вход подключен к накопительному онденсатору, а неинвертирующий входвыходу делител  напр жени , и вре задающий конденсатор, одна обклада которого соединена с общей шиной, друга  - с катодом диода и через араллельно включенные разр дный иод и второй зар дный резистор источником питани ,.отличащийс  тем, что, с целью повышени  стабильности среднего тока импульсов и времени их задержки, . в него введены параллельно соединенные дополнительные диод и первый резистор , которые включены между накопительным , конденсатором и точкой соединени  второго вывода первого зар дЦ ного резистора со входом делител  напр жени , и второй дополнительный

   резистор, которолй включен между анодом диода и накопительным конденсатором .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1f Авторское свидетельство СССР 429506, Кл. Н 03 К 1/18, 1972.
2. 2. Авторское свидетельство СССР 586546, КЛ. Н 03 К 3/02, 1976.

   О

   Д

   5 J9

   13

   Ю

   9

   « И