Стабилизированный генератор треугольного напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах автоматического регулирования. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет ускорения в два раза переходных процессов установления заданной амплитуды треугольного напряжения при изменении его частоты. В устройство, содержащее блок 1 управления наклоном, модулятор 2, интегратор 3, инвертор 4, источник 5 опорного напряжения, пороговые элементы 6,7, блок 9 управления, введен элемент 8 задержки, новые связи, а блок 9 управления содержит инверторы 14-19, элементы И 20-23, элемент исключающее ИЛИ 24 и элемент 2И - 2ИЛИ 25. В блоке 1 управления наклоном формируется напряжение, поступающее через модулятор 2, который может изменять полярность этого напряжения, на интегратор 3. При достижении треугольным напряжением значения, задаваемого источником 5,в блоке 1 происходит уменьшение управляющего напряжения, а если амплитуда треугольного напряжения не достигает заданного значения, напряжение в блоке 1 увеличивается. Благодаря отличительным признакам изменения напряжения в блоке 1 происходят в два раза чаще. 2 з.п. формулы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (бц у Н 03 К 4/Об

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4264528/24-21 (22) 17.06.87 (46) 23.07.89. Бюл, Р 27 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.А.Будников и А.Б.Дудин (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 12561.28, кл. Н 03 К 4/08, 1985.

Гультяев А.Н., Будников В.А. Анализ и синтез параметров генератора треугольного напряжения в соответствии с заданным критерием качества. — В кн.: Силовая полупроводниковая техника. — Новосибирск, НЭТИ, 1982, с. 81-90. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах автоматического регули-. рования. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства за счет ускорения в два раза переходных процессов установления заданной ам„„SUÄÄ 1495981 А1

2 плитуды треугольного напряжения при изменении его частоты. В устройство, содержащее блок 1 управления наклоном, модулятор 2, интегратор 3, инвертор 4, источник 5 опорного напряжения, пороговые элементы 6,7, блок 9 управления, введен элемент 8 задержки, новые связи, а блок 9 управления содержит инверторы 14-19, элементы

И 20-23, элемент исключающее ИЛИ 24 и элемент 2И вЂ” 2ИЛИ 25. В блоке 1 управления наклоном формируется напря жение, поступающее через модулятор 2, который может изменять полярность этого напряжения, на интегратор 3.

При достижении треугольным напряжени- а ем значения, задаваемого источником 5, Я в блоке 1 происходит уменьшение управляюцего напряжения, а если амплитуда треугольного напряжения не достигает заданного значения, напряжение в блоке i увеличивается. Благодаря отличительным признакам изменения напряжения в блоке 1 происходят в два раза чаце. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

ЯР

1495981

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования. 5

Цель изобретения — повышение быстродействия за счет увеличения в два раза скорости переходных процессов установления заданной амплитуды треугольного напряжения при изменении 10 ходной частоты.

На фиг. 1 показана структурная схема генератора; на фиг ° 2 - схема блока управления наклоном; на фиг.3 схема модулятора; на фиг. 4 — времен- 15 ные диаграммы работы устройства.

Предлагаемый генератор (фиг.1) содержит блок 1 управления наклоном, модулятор 2, интегратор 3 и инвертор

4, соединенные последовательно, источник 5 опорного напряжения, первый

;6 и второй 7 пороговые элементы, эле,мент 8 задержки, блок 9 управления, 25 шину 10 управляющего напряжения, шину 11 импульсов синхронизации, первую 12 и вторую 13 выходные шины.

Вход блока 1 соединен с шиной 11„ а

его выход — с вторым входом модулятора 2. Выходы интегратора 3 и инвертора 4 соединены с первыми входами пер- 30 вого б и второго 7 пороговых элементов соответственно, а также с первой

12 и второй 13 выходными шинами соответственно. Вторые входы первого 6 и второго 7 пороговых элементов сое- 35 динены с выходом источника 5, а выходы — с первым и вторым входами блока

9 управления соответственно, третий вход которого соединен с шиной 11 и через элемент 8 задержки с его же 40 четвертым входом. Первый и второй выходы блока 9 управления соединены с первым и вторым управляющими входами блока 1, а с .третьего по шестой выходы соединены соответственно с пер-45 вым, вторым, третьим и четвертым входами модулятора 2..

Р

Блок 9 управления содержит с первого по шестой элементы HE 14-19, с первого по четвертый элементы И 2023, элемент ИСКЛЮЧАЮЦцЕЕ ИЛИ 24 и элемент 2И-2ИЛИ 25, при этом вход первого элемента НЕ 14 является первым входом блока 9 управления и соединен с первым входом элемента 2И-2ИЛИ 25, а выход соединен с первым вхОдом первого элемента И 20, вход второго элемента НЕ 15 является вторым входом блока 9 управления и соединен с вторым входом элемента 2И-2ИЛИ 25, а выход соединен с первым входом второго элемента И 21, вход третьего элемента HE 16 является третьим входом блока 9 управления и соединен с первыми входами четвертого элемента И 23 и эпемента ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 24, а выход соединен с первым входом третьего элемента И ?2, второй вход элемента

ИСКЛЮЧАЮЦ1ЕЕ ИЛИ 24 является четвертым входом блока 9 управления, а выход является первым выходом блока 9 управления и соединен через четвертый элемент НЕ 17 с вторыми входами третьего 22 и четвертого 23 элементов

И, выходы которых соединены с вторыми входами первого 20 и второго 21 элементов И соответственно, а также с третьич и четвертым входами элемента 2И-ИЛИ 25, выход которого является вторым входом блока 9 управления, выходы первого 20 и второго 21 элементов И являются шестым и пятым выходами блока 9 управления, а также соединены соответственно с входами пятого 18 и шестого 19 элементов НЕ, выходы которых являются соответственно четвертым и третьим выходами блока 9 управления °

Блок 1 (фиг. 2} содержит первый

26 и второй 27 резисторы, первый 28 и второй 29 ключи, конденсатор 30 и повторитель 31 напряжения. Первый вывсд резистора является входом блока 1, а второй соединен с входом первого ключа 28, выход которого соединен с выходом второго ключа 29, через конденсатор 30 - с общей шиной, которая через второй резистор 27 соединена с входом второго ключа 29, выход которого также соединен с входом повторителя 31, выход которого является выхоцом блока 1, первым и вторым управляющими входами которого являются управляющие входы первого 28 и второго 29 ключей соответственно.

Модулятор 2 (фиг. 3) содержит с первого по четвертый ключи 32-35, с первого по четвертый резисторы 36-39 и операционный усилитель 40, выход которого является выходом модулятора 2 и через третий резистор 38 соединен с его же инвертирующим входом.

Входы первого 32 и второго 33 ключей являются г ервым и вторым входами модулятора соответственно, а их выходы соединены с входами соответственно

1495981 третьего 34 и четвертого 35 ключей, а также через соответственно первый 36 и второй 37 резисторы — с инвертирующим и неинвертирующим входа.ми операционного усилителя 40. Выходы третьего и четвертого ключей 34, 35 соединены с общей шиной, а через четвертый резистор 39 — с неинвертирующим входом операционного усилите- 1О ля 40.

Блок 9 (фиг. 1) может быть выполнен и по другой схеме, но должен реализовывать следующие Булевы функции:

UY1=U1®U2=U1U2+U1U2; 15

UY2=UY+1 U1tp+U1tp) °

UYÇ=Б1ПУ1 t3;

UY4=U1UY1tP;

UY5=UY3

UY6=UY4, 20 где UYi i=1,6 — логический сигнал на

i-м выходе блока управления;

U1 — последовательность симметричных прямо- 25 угольных входных импульсов на шине 11, синхронизирующих работу устройства;

П2 — последовательность 30 задержанных симметричных прямоугольных импульсов с выхода элемента 8;

tp, t p — выходные сигналы первого 6 и второго

7 пороговых элемен-. тов соответственно.

Блок также может быть выполнен и

1зистор 27 на общую шину источника пина одном программируемом постоянном запоминающем устройстве (например, микросхеме К155 РЕЗ если в ней часть входов и выходов не использовать) °

Генератор работает следующим образом.

Входные импульсы U1 (фиг.4а) по-. ступают на вход элемента 8 (фиг. 1) и преобразуются в импульсы U2 (фиг. 4б), задержанные относительно U1.

На интервале времени, когда U1 и U2 одновременно равны логической единице, блок 9 управления на третьем и шестом выходах вырабатывает импульсы (фиг. 4ж, л), равные логической единице, а на четвертом и пятом выходах (фиг. 4з.к) — импульсы, равные логическому нулю. При этом в модуляторе 2 ключи 32 и 33 замкнуты, а ключи 33 и 34 разомкнуты. Модулятор 2 пропускает на вход интегратора 3 напряжение с блока 1 (фиг. 4, н) . не изменяя его знака. Напряжение на выходе интегратора 3 (фиг.1) уменьшается линейно во времени, а на выходе инвертора 4 увеличивается (фиг. 4о).

Когда напряжение на выходе инвертора 4 достигает напряжения, равного напряжению U на выходе источника 5, на выходе второго порогового элемента 7 появляется сигнал tp (фиг.4д), равный логической единице, в результате чего в модуляторе 2 ключ 32 размыкается, а ключ 34 замыкается. При этом вход интегратора 3 подключается к общей шине и напряжение на его выходе до момента времени, пока сигнал

U2,не станет равным логическому нулю сохраняется равным минимальному значению -П„, а на выходе инвертора 4— максимальному значению +U„ (фиг.4о) соответственно. Блок 9 вырабатывает импульс UY2 (фиг.4е), который поступает на управляющий вход ключа 29 в блоке 1. Ключ 25 замыкается и осуществляется импульсный разряд конденсатора 30 через токоограничивающий ретания. Разряд прекращается в тот мо-. мент времени, когда сигнал П1 становится равным нулю. На интервале времени, когда сигнал U 1 равен логическому нулю, а U2 — логической единице, блок управления вырабатывает импульс У1 (фиг. 4в), который поступает на управляющий вход ключа 28 в блоке 1. Ключ 28 замыкается и осуществляется импульсный заряд конденсатора 30 и нины 10 через резистор 26.

Заряд прекращается в. тот помет времени, когда сигнал U2 становится равным нулю.

На интервале времени, когда сигналы U1 и U2 одновременно равны логическому нулю, блок 9 управления вырабатывает импульсы UY4 и UY5 (фиг. 4з, к), равные логической единице, а UYÇ и UY6 (фиг. 4ж,л) — импульсы, равные логическому нулю, При этом в модуляторе 2 ключи 33 и 34 замкнуты,, а ключи 32 и 35 разомкнуты. Модулятор 2 пропускает на вход интегратора 3 напряжение с блока 1 с обратным знаком (фиг. 4н) ° Напряжение на выходе интегратора 3 (фиг. 1) линейно возрастает, а на выходе инвертора 4 линейно уменьшается (фиг. 4о). Когда напряжение на выходе интегратора достигает

1495981 напряжения, равного напряжению UÄ на выходе источника 5, на выходе первого порогового элемента 6 появляетФ ся сигнал tp (фиг. 4r), равный логической единице, в результате чего ключ 33 в модуляторе 2 размыкается, а ключ 35 .замыкается. При этом вход интегратора 3 вновь блокируется и

1 напряжение Hà его выходе до момента времени, пока сигнал U2 не станет равным логической единице, сохраняется

; равным максимальному значению +Од а на выходе инвертора 4 -- минимальному значению -У„ (фиг.4о) соответственно.

На интервалах времени, когда сигналы U1 и 62 равны логическому нулю, сигнал t p - логической единице и ког да сигнал U1 равен логической едини- 20 це, а сигнал U2 — логическому нулю аналогично происходят соответственно разрядный и зарядный циклы конденса,тора 30 в блоке управления наклоном (фиг, 4м). Далее алгоритм работы уст- 25 ройства повторяется.

Рассмотрим процесс стабилизации амплитуды треугольного напряжения на уровне U . Пусть генератор работал на некоторой фиксированной часто- 30 те. Временные диаграммы для данного случая приведены иа фиг. 4, а алго ритм работы устройства указан.

Предположим, что частота входных импульсов увеличилась. Однако установившееся значение напряжения на конденсаторе 30 сразу не изменится и наклон напряжения на выходе интегратора

3 в первый момент останется прежним.

Тогда за длительность полупериода . д0 входных импульсов, который при увеличении входной частоты уменьшается, выходное напряжение интегратора 3 (инвертора 4) не достигнет уровня наIIpHKBHHII UII и, следовательно, HP IIpo 5 изойдет срабатывания первого (второго) порогового элемента 6 (7) . Это приведет к тому, что исчезнут разрядные импульсы tp (tp) и ключ 29 в блоке 1 управления наклоном перестанет срабатывать. После этого начнется пе-, 50 реходной процесс дозаряда конденсатора 20 до значения напряжения, характеризующего новый установившийся режим, соответствующий увеличенной частоте входных импульсов, 55

Предположим, что частота входных импульсов уменьшилась. Как и в IIpeIIbIдущем случае, установивыееся значение напряжения IIa конденсаторе 30. сразу не изменится и наклон напряжения на. выходе интегратора 3 в первый момент останется прежним. Тогда за длительность полупериода входных импульсов, которая при уменьшении входной частоты увеличилась, выходное напряжение интегратора 3 (инвертора 4) достигнет уровня напряжения 0д с выхода источника 5 и произойдет срабатывание первого (второго) порогового элемента 6 (7) . Однако длительность разрядных импульсов 1р () увеличится на ту же величину, что и полупериод входных импульсов. После этого начнется переходной процесс разряда конденсатора

30 до значения напряжения, характери" зующего новый установившийся режим, соответствующий уменьшенной частоте входных импульсов.

В.известном устройстве переходные процессы при изменении входной частоты идут в два раза медленнее, чем в предлагаемом, поскольку зарядноразрядные циклы накопительных конденсаторов, приводящие к изменению на.пряжения на них, происходят один раэ за период входных импульсов. В предлагаемом устройстве зарядно-разрядные циклы накопительного конденсатора происходят в каждый полупериод входных импульсов, что повышает быстродействие устройства .

Таким образом,,предлагаемый генератор обладает более высоким быстродействием, чем известный.

Формула изобретения

Стабилизированный генератор треугольного напряжения, содержащий блок управления наклоном, вход которого соединен с шиной управляющего напряжения, а выход — с первым входом модулятора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с первым входом первого порогового элемента и через инвертор — с первым входом второго порогового элемента, причем вторые входы первого и второго пороговых элементов соединены с выходом источника опорного напряжения, а выходы — с первым и вторым входами блока управления„. третий вход которого соединен с шиной импульсов синхронизации, причем первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с

1ч95981 первым и вторым управляюцими входами блока управления наклоном, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока управления соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым управляюцими входами модулятора, выходы интегратора и инвертора соединены соответственно с первой и второй выходными шинами, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен элемент задержки, вход которого соединен с шиной импульсов синхронизации, а выход — с четвертым входом блока управления, причем второй вход модулятора соединен с его же первым входом, а блок управления содержит с первого по шестой элементы НЕ, с первого по четвертый элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ и элемент 2И2ИЛИ, при этом вход первого элемента

НЕ является первым входом блока уп- . равления и соединен с первым входом элемента 2И-2ИЛИ, а выход соединен с первым входом первого элемента И, вход второго элемента НЕ является вторым входом блока управления и соединен с вторым входом элемента 2И2ИЛИ, а выход соединен с первым входом второго элемента И, вход третьего элемента НЕ является третьим входом

5 блока управления и соединен с первыми входами четвертого элемента И и элемента ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ, а выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЮШ является четвертым входом блока управления, а выход является первым выходом блока управления и соединен через четвертый элемент НЕ с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы которых соединены. с вторыми входами первого и .второго

Ю элементов И соответственно, а также с третьим и четвертым входами эле2() мента 2И-2ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока управления, выходы первого и второго элементов И являются четвертым и третьим выходами блока управления, а также соедине25 ны соответственно с входами пятого и шестого элементов НЕ, выходы котоt ,рых являются соответственно шестым и пятым выходами блока управления.

1495981

Составитель А.Смирнов

Техред Л.Олийнык Корректор H.Бугренкова

Редактор И.Шулла

Заказ 4286/56 Тираж 884 Подписное

9НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101