SU754655A1 - Генератор импульсов, управляемый напряжениемi - Google Patents

Description

Изобретение относится к импульсной технике, в частности для преобразования напряжения в частоту.

Известны устройства для генерирования импульсных сигналов, частота которых зависит от величины управляющего напряжения, в основу принципа работы которых положен процесс накопления заряда конденсатора и сравнения его величины с управляющим напряжением. Поэтому величину постоянной времени интегрирующей цепи будем считать равной для всех известных и предлагаемого устройств при их анализе и сравнении.

Известен генератор импульсов, управляемый напряжением, содержащий блок формирования прямоугольных импульсов, интегрирующую цепочку, компаратор, который соединен с конденсатором интегрирующей цепочки и делителем входного напряжения. При достижении на конденсаторе напряжения заданного уровня компаратор вырабатывает сигнал, воздействующий на блок формирования выходного импульса и устройство, управляющее разрядами конденсатора. Последний разряжается. Устройство прихо2

дит в исходное состояние и процесс повторяется.

Принцип действия генератора основан на том, что время появления импульса на выходе блока формирования определяется момен₅ том появления сигнала с выхода компаратора при достижении напряжения на конденсаторе интегратора величины управляющего напряжения (или части этого напряжения) [1].

Недостатком рассмотренного генератора ю является малый удельный период (отношение периода колебаний к постоянной времени интегрирования) выходной последовательности импульсов, что обусловлено схемой включения интегрирующей цепочки и ключа, управляющего разрядом конденсатора. При

* такой схеме включения конденсатор заряжается через времязадающий резистор, а разряжается (до нулевого значения напряжения) через малое сопротивление открытого ключа.

20 Известен также генератор, содержащий

элемент с двумя устойчивыми состояниями,

ко входам которого подключен логический

элемент ИЛИ, делитель управляющего напряжения, два компаратора, два коммута3

754655

4

тора, два резистора и конденсатор. Формирование сигналов, управляющих элементом двумя устойчивыми состояниями, производится двумя идентичными цепями, каждая из которых состоит из интегрирующей цепочки (времязадающий резистор, конденсатор, операционный усилитель для стабилизации тока заряда конденсатора), ключа, управляющего разрядом конденсатора интегрирующей цепочки, элементами управления ключом. Каждый из выходов элемента с двумя устойчивыми состояниями соединен со входом одного из элементов управления ключом, а каждый из входов через инвертор — с выходом одного из компараторов и входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом генератора. Входное управляющее напряжение с делителя поступает на входы компараторов обеих цепей.

Допустим, что в начальный момент времени на одном из выходов элемента с двумя устойчивыми состояниями — высокий потенциал, а на другом — низкий. Высокий потенциал поступает на элемент управления ключом, который формирует сигнал, закрывающий ключ. Конденсатор интегратора начнет заряжаться. При достижении напряжения на нем величины равной управляющему напряжению с делителя компаратор вырабатывает сигнал, который поступая через инвертор, опрокинет элемент с двумя устойчивыми состояниями в противоположное устойчивое состояние. Далее, высокий потенциал поступает на элемент управления ключом другой цепи формирования сигнала, управляющего элемента с двумя устойчивыми состояниями, а конденсатор интегрирующей цепочки первой цепи разряжается через ключ, открытый элементом управления, на входе которого установился низкий потенциал.

Таким образом на выходе генератора образуется последовательность импульсов, первый полупериод которой равен постоянной интегрирования первой цепи формирования, а второй полупериод — постоянной интегрирования второй цепи [2].

Этот генератор отличается от предыдущего тем, что он содержит две интегрирующие цепочки и формирование импульсов меандра выходных импульсов (при равенстве постоянных времени обеих цепей) происходит в -момент достижения напряжения на каждом конденсаторе величины управляющего напряжения. В результате при тех же значениях постоянной времени интегрирующих цепочек обоих устройств удельный период выходной последовательности последнего может быть получен большим в два раза.

Однако недостаток, присущий первому устройству сохраняется и во втором, так как заряд каждого интегрирующего конденсатора происходит через времязадающий резистор, а разряд — через открытый ключ. Получение больших удельных периодов в устройствах формирования импульсных последовательностей встречает существенные

трудности, особенно при разработке устройств в интегральном и микроисполнени'и,

вызванные технологическими ограничениями

величин сопротивлений и емкостей.

Цель изобретения — увеличение удельного периода выходных колебаний.

Для достижения указанной цели в генераторе импульсов, управляемом напряжением,' содержащем элемент с двумя устойчивыми состояниями, ко входам которого подключен логический элемент ИЛИ, делитель управляющего напряжения, два компаратора, первые входы которых соединены с выходом делителя управляющего напряжения, а выходы соединены с соответствующими входами элемента с двумя устойчивыми состояниями, два коммутатора, два резистора и конденсатор, конденсатор соединен с входами элемента с двумя устойчивыми состояниями через первый и второй резисторы, параллельно которым включены первый и второй коммутаторы, коммутирующие и управляющие входы которых объединены, а общие точки соединения конденсатора и первого и второго резисторов соединены со вторыми входами первого и второго коммутаторов.

Такое включение конденсатора обуславливает ее периодическйй перезаряд от удвоенного положительного напряжения до удвоенного отрицательного напряжения. При этом в первый полупериод перезаряд конденсатора осуществляется через первый резистор (второй резистор закорочен вторым коммутатором), а во второй полупериод перезаряд осуществляется через второй резистор (первый резистор закорочен первым коммутатором).

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2принципиальная схема.’

Предлагаемое устройство содержит элемент 1 с двумя устойчивыми состояниями, делитель 2 управляющего напряжения, компараторы 3, 4, коммутаторы 5, 6, интегрирующую цепочку (конденсатор 7, резисторы 8, 9 и элемент 10 ИЛИ, выходы 11, 12 элементов). Вход устройства подключен к делителю 2 управляющего напряжения, представляющего собой’ резисторный делитель напряжения. Выход делителя 2 управляющего напряжения подключен к первым входам компараторов 3, 4, вторые входы которых соединены через конденсатор 7. К точкам соединения конденсатора 7 и компараторов 3, 4 подключены соответственно параллельно включенные коммутатор 5 — резистор 8 и коммутатор 6 — резистор 9.

Принципиальная схема устройства содержит, кроме перечисленных элементов, диоды 13—20, транзисторы 21, 22, резисторы 24—27, конденсаторы 28, 29, вход 30, 31 элемента с двумя устойчивыми состояниями.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени элемент 1

с двумя устойчивыми состояниями находит5

754655

6

ся в одном из устойчивых состояний. Допустим, что на его выходе 11 установился высокий потенциал, а на выходе 12 — низкий. При этом конденсатор 7 заряжается по цепи: резистор 9 — диод 13 — переход база-эмиттер транзистора 21 — диод 17 — ₅

выход 12 элемента 1 с двумя устойчивыми состояниями. Когда конденсатор 7 зарядится до напряжения, установленного делителем 2, диод 14 откроется и зафиксирует напряжение на конденсаторе 7. Ток заряда конденсатора 7 прекратится, что приведет 10 к запиранию транзистора 21 и появлению на его нагрузке (резисторе 24) сигнала, который через конденсатор 28 поступит на вход 30 элемента 1 с двумя устойчивыми состояниями и перебросит его во второе устойчивое состояние. Начнется перезаряд кон- ¹¹ денсатора 7 по цепи: резистор 8 — диод 16 — переход база-эмиттер транзистора 22 — диод 18 — выход 11 элемента 1 с двумя устойчивыми состояниями. Конденсатор 7 разрядится до нуля, а затем зарядится до го напряжения, при котором потенциал анода диода 15 превысит потенциал катода, который задается делителем 2 управляющего напряжения. Диод 15 откроется и зафиксирует потенциал конденсатора 7. Зарядный ток прекратится, что вызовет запирание транзистора 22 и появление на его нагрузочном резисторе 25 сигнала, который через конденсатор 29 поступит на вход 31 элемента 1 с двумя устойчивыми состояниями и установит его в исходное состояние. Сигналы через конденсаторы 28 и 29 поступают на элемент 10 ИЛИ, на выходе которого формируется последовательность прямоугольных импульсов. Функции компаратора 3 (фиг. 1) выполняют диод 15 и транзистор 21; компаратора 4 — диод 14 и транзистор 22; коммутатора 5 — диоды 17, 16, транзистор 21 с резистором 24 и конденсатором 28; коммутатора 6 — диоды 13, 18 транзистор 22 с резистором 25 и конденсатором 29.

Как видно из описания принципа работы предлагаемого устройства, напряжение на конденсаторе 7 изменяется от нуля до значения, установленного делителем 2 управляющего напряжения, затем в процессе перезаряда конденсатора 7 достигает того же

значения, но противоположной полярности. Время заряда и перезаряда конденсатора 7 определяется величиной емкости конденсатора 7, а также величинами резисторов 8 и 9 соответственно. Все элементы предлагаемого устройства являются типовыми.

Таким образом, объединение функций накопительных элементов обеих интегрирующих цепочек в одном конденсаторе позволяет увеличить удельный период выходных колебаний предлагаемого генератора импульсной последовательности по сравнению с известным в 4 раза и применение его в схемах формирования импульсных последовательностей, в частности генераторах импульсов управляемых напряжением, позволит реа лизовать эти устройства в микро и интеграль ном исполнениях.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Генератор импульсов, управляемый напряжением, содержащий элемент с двумя устойчивыми состояниями, ко входам которого подключен логический элемент ИЛИ, делитель управляющего напряжения, два компаратора, первые входы которых соединены с выходом делителя управляющего напряжения, а выходы соединены с соответствующими входами элемента с двумя устойчивыми состояниями, два коммутатора, два резистора и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельного периода выходных колебаний, конденсатор соединен с входами элемента с двумя устойчивыми состояниями через первый и второй резисторы, параллельно которым включены первый и второй коммутаторы, коммутирующие и управляющие входы которых объединены, а общие точки соединения конденсатора и первого и второго резисторов соединены со вторыми входами первого и второго коммутаторов.