формирователь ступенчатого напряжения

Формула изобретения

Формирователь ступенчатого напряжения, содержащий генератор импульсов, подключенный к С-входу счетчика импульсов, резистивную матрицу из n весовых резисторов, первые выводы которых объединены и подключены к инверсному входу и через резистор обратной связи к выходу операционного усилителя, два разнополярных источника постоянного напряжения, переменный резистор, подключенный первым выводом к выводу источника постоянного напряжения одной полярности, а подвижным выводом через резистор к прямому входу операционного усилителя, причем выход операционного усилителя является выходом формирователя, отличающийся тем, что он снабжен двухканальным аналоговым ключом с входом управления, у которого контакт первого канала выполнен размыкающим, а контакт второго выполнен замыкающим, n двухпозиционными ключами, а счетчик импульсов выполнен (n + 1)-разрядным, (n + 1)-й выход которого подключен к входу управления двухканального аналогового ключа, у которого входы каналов подключены к выводам разнополярных источников постоянного напряжения, а выходы объединены и подключены к первым выводам n двухпозиционных ключей, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов, вторые выводы соединены с общей шиной, а общие выводы с вторыми выводами соответствующих n весовых резисторов резистивной матрицы, второй вывод переменного резистора подключен к выводу источника постоянного напряжения другой полярности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах радиоэлектронной аппаратуры и автоматики.

Известен формирователь ступенчатого напряжения, содержащий генератор импульсов, подключенный к входу n-разрядного счетчика, выходы которого через инверторы подключены к соответствующим выводам резистивной матрицы из n весовых резисторов, другие выводы которых объединены одновременно к инверсному входу, и через резистор обратной связи к выходу операционного усилителя, переменный резистор, включенный между источником питания и общей шиной, подвижная часть которого через резистор подключена к прямому входу операционного усилителя, выход которого является выходом формирователя.

Недостатком известного устройства является то, что оно формирует периодический сигнал ступенчатого вида только одной полярности и не позволяет генерировать одновременно ступенчатые сигналы различных полярностей, что ограничивает функциональные возможности, соответственно сужая область его использования.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем формирования периодического сигнала ступенчатого вида различных полярностей.

Указанная задача решается тем, что в формирователь ступенчатого напряжения, содержащий генератор импульсов, подключенный к C-входу счетчика, резистивную матрицу из n весовых резисторов, первые выводы которых объединены и подключены одновременно к инверсному входу и через резистор обратной связи к выходу операционного усилителя, два разнополярных источника постоянного напряжения, переменный резистор, подключенный первым выводом к выводу источника постоянного напряжения одной полярности, а подвижной частью через резистор к прямому входу операционного усилителя, причем выход операционного усилителя является выходом формирователя, согласно изобретению в него введены двухканальный аналоговый ключ с входом управления, у которого контакт первого канала выполнен размыкающим, а контакт второго замыкающим, n двухпозиционных ключей, а счетчик импульсов выполнен (n + 1)-разрядным, (n + 1)-й выход которого подключен к входу управления двухканального аналогового ключа, у которого входы подключены к выводам разнополярных источников постоянного напряжения, а выходы объеденены и подключены к первым выводам n двухпозиционных ключей, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов, вторые выводы соединены с общей шиной, а общие выводы с вторыми выводами соответствующих n весовых резисторов резистивной матрицы, второй вывод переменного резистора подключен к выводу источника постоянного напряжения другой полярности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема формирователя ступенчатого напряжения; на фиг. 2 временная диаграмма его работы.

Формирователь ступенчатого напряжения содержит генератор 1 импульсов, подключений к C-выходу (n + 1)-разрядного счетчика 2, резистивную матрицу 3, состоящую из n весовых резисторов 4.1, 4.n, первые выводы которых объединены и подключены одновременно к инверсному входу и через резистор 5 обратной связи к выходу операционного усилителя 6, переменный резистор 7, подключенный выводами 8 и 9 разнополярных источников постоянного напряжения разных полярностей (на фиг. 1 не показаны), а подвижной частью к прямому входу операционного усилителя 6 через резистор 10. Одновременно в формирователь входят двухканальный аналоговый ключ 11 с входом управления, подключенным к (n + 1)-выходу счетчика 2, у которого контакт первого канала размыкающий, а контакт второго канал замыкающий, выводы 8 и 9 разнополярных источников постоянного напряжения соединены с входами ключа 11, выходы которого объединены и подключены к первым выводам n двухпозиционных ключей 12.1, 12.n, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика 2, вторые выводы к общей шине, а общие выводы к соответствующим вторым выводам n весовых резисторов 4.1, 4.n.

Формирователь ступенчатого напряжения работает следующим образом. Генератор 1 формирует импульсы, которые поступают на счетчик 2. Последний управляет работой двухканального аналогового ключа 11 и двухпозиционных ключей 12.1, 12.n.

Пусть на выходе старшего разряда счетчика 2 ((n + 1)-триггера) присутствует сигнал с нулевым уровнем, который подает на двухканальный ключ 11, устанавливая его в состояние при котором контакт первого канала замкнут, а контакт второго разомкнут. В этом случае идет формирование ступенчатого сигнала положительной полярности в интервале времени, начиная с момента времени t₁ до момента времени t₂ (см. фиг.2). На выходах с 1 до n счетчика 2 формируется кодовый сигнал двоичного числа, который резистивная матрица 3 преобразует в соответствующий аналоговый сигнал. В результате на выходе операционного усилителя 6 образуется периодический сигнал ступенчатого вида. Число градаций сигнала равно два в степени n.

После прохождения ступенчатого сигнала положительной полярности старший триггер счетчика 2 переключается и на его выходе появляется управляющий сигнал с единичным уровнем, который устанавливает двухканальный ключ 11 в состоянии, при котором контакт первого канала размыкается, а контакт второго - замыкается. С момента времени t₂ до момента времени t₃ происходит формирование ступенчатого сигнала отрицательной полярности. На этом заканчивается цикл образования периодического сигнала ступенчатого вида обоих полярностей. Затем этот процесс повторяется.

Переменным резистором 7 можно перемещать ступенчатый сигнал относительно постоянной составляющей как в сторону положительных, так и отрицательных напряжений.

Использование изобретения позволяет создавать универсальные формирователи ступенчатого напряжения, а введенные в схему элементы легко реализуются в микроэлектронном исполнении.