ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА ТРЕУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ

Полезная модель относится к области радиотехники и вычислительной техники и может быть использована в радиолокации, в преобразователях «напряжение-временной интервал», широтно-импульсных модуляторах, устройствах временной задержки и т.д.
Известен формирователь сигнала треугольной формы [Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы. Патент на ПМ №81860 РФ, МПК Н04К 4/06, опубл. 27.03.2009 г.], содержащий управляемый фазовращатель, первый и второй двухполупериодные выпрямители, преобразователь частоты в напряжение и сумматор, выход которого соединен с выходом аддитивного формирователя сигнала треугольной формы, вход которого соединен с входом преобразователя частоты в напряжение и с информационным входом управляемого фазовращателя, причем выходы двухполупериодных выпрямителей соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а входы соединены соответственно с информационным входом и выходом управляемого фазовращателя, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение.
Недостатком данного формирователя является низкое его быстродействие в области низких частот, обусловленное применением в устройстве преобразователя частоты в напряжение, в схеме которого на выходе используется фильтр нижних частот. При этом, постоянная времени фильтра нижних частот выбирается достаточно большой исходя из обеспечения заданных пульсаций выходного напряжения управления на самой нижней частоте рабочего диапазона, что предопределяет низкое быстродействие устройства во всем рабочем диапазоне частот.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является аддитивный формирователь сигнала треугольной формы [Патент на ПМ №204713 РФ, МПК Н04К 4/06, опубл. 07.06.2021 г.], содержащий двухполупериодный выпрямитель и сумматор, причем вход формирователя соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с выходом формирователя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены дифференциатор, интегратор, блок умножения, инвертор и блок извлечения квадратного корня, а сумматор выполнен дифференциальным, причем вход формирователя соединен с входами дифференциатора и интегратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, первый вход которого подключен к выходу дифференциатора, выход блока умножения через инвертор соединен с входом блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен со вторым входом сумматора.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа. Недостатком данного формирователя является низкая линейность треугольного напряжения, которая объясняется нелинейностью фрагментов синусоид, из которых формируется это напряжение. Нелинейность в диапазоне от нуля до максимального и минимального значений составляет около 8%. В результате устройство обладает низкой точностью формирования треугольного напряжения.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности формирователя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный формирователь сигнала треугольной формы, содержащий блок умножения, дополнительно введены амплитудный детектор, блок деления, блок масштабирования и арксинусный преобразователь, причем вход формирователя соединен с первым входом блока деления и входом амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом блока деления и с входом блока масштабирования, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, а выход блока деления через арксинусный преобразователь соединен с первым входом блока умножения, выход которого подключен к выходу формирователя.
Существенными отличиями предлагаемого формирователя является введение дополнительно амплитудного детектора, блока деления, блока масштабирования, арксинусного преобразователя и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение точности формирователя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 приведена функциональная схема формирователя, на фиг.2 - временные диаграммы напряжений
Формирователь содержит (фиг.1) амплитудный детектор 1, блок деления 2, арксинусный преобразователь 3, блок масштабирования 4 и блок умножения 5.
Устройство работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока  подается на входы амплитудного детектора 1 и делителя напряжений 2. После деления входного напряжения  на его амплитуду  формируемую амплитудным детектором 1, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение  с единичной амплитудой, которое поступает на вход арксинусного преобразователя 3 (фиг.2). Арксинусный преобразователь 3 вычисляет угол, синус которого равен величине напряжения  на его входе, и формирует на выходе напряжение  треугольной формы с амплитудой  равной π/2 (фиг.2).
Напряжение  треугольной формы подается на первый вход блока умножения 5, на второй вход которого подается напряжение  с выхода блока масштабирования 4, на вход которого подается напряжение  с выхода амплитудного детектора 1.
Блок масштабирования 4 имеет коэффициент передачи, равный 2/π ≈ 0,6366. В результате перемножения напряжений  в блоке умножения 5 происходит восстановление амплитуды входного напряжения
В результате на выходе устройства формируется треугольное напряжение с амплитудой входного напряжения
Таким образом, исключение из процесса формирования треугольного напряжения фрагментов нелинейных синусоидальных напряжений позволило получить выходное треугольное напряжение с высокой линейностью, тем самым достигнуть технического результата - повышение точности формирователя.
При практической реализации предлагаемого формирователя амплитудный детектор 1 можно выполнить по одной из известных схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29). Блок деления 2 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ), включив перемножитель сигналов на микросхеме К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. Арксинусный преобразователь 3 можно выполнить по одной из схем (Авт. свид. СССР, №467365, G06G7/22, 15.04.1975; Авт. свид. СССР, №1256051, G06G7/22, 07.09.1986.) или на ОУ, включив формирователь синуса, выполненный по одной из схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 270, рис. 10.9; Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь, 1982, стр. 66, рис. 4.22), в цепь его отрицательной обратной связи. Блок масштабирования 4 представляет собой усилитель на ОУ с коэффициентом усиления 2/π. Блок умножения 5 представляет собой перемножитель напряжений на микросхеме КР525ПС3А.