УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1994 года по МПК H03K3/26 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники.

Известен управляемый генератор импульсов, содержащий первый и второй генераторы пилообразного напряжения, первый блок сравнения, к первому входу которого подключен выход первого генератора пилообразного напряжения, второй блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго генератора пилообразного напряжения, триггер, прямой выход которого подключен к первой выходной шине и к входу первого генератора пилообразного напряжения, шину управляющего напряжения, которая соединена с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам триггера, инверсный выход которого соединен с второй выходной шиной и с входом второго генератора пилообразного напряжения.

Недостатком данного генератора является узкая зона работоспособности, так как, если время переключения триггера равно или больше времени спада импульса генератора пилообразного напряжения, то данный генератор прекращает функционирование.

Известен управляемый генератор импульсов, содержащий шину управляющего напряжения, первый резистор, второй резистор, первый вывод которого соединен с вторым выводом первого резистора и с шиной управляющего напряжения, первый и второй конденсаторы, общую шину источника питания, которая подключена к второму выводу первого конденсатора и к первому выводу второго конденсатора, первый и второй транзисторы, эмиттеры которых соединены с общей шиной источника питания, первый инвертирующий усилитель, вход которого соединен с коллектором первого транзистора, с первым выводом первого резистора и с первым выводом первого конденсатора, второй инвертирующий усилитель, вход которого соединен с коллектором второго транзистора, с вторым выводом второго конденсатора и с вторым выводом второго резистора, триггер, к S- и R-входам которого подключены выходы соответственно первого и второго инвертирующих усилителей, третий резистор, третий конденсатор, выходную шину, которая соединена с единичным выходом триггера и с вторыми выводами третьего резистора и третьего конденсатора, первые выводы которых соединены между собой и с базой первого транзистора, четвертый резистор, четвертый конденсатор, первый вывод которого соединен с нулевым выходом триггера и с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертого конденсатора и с базой второго транзистора.

Недостатком данного генератора является невысокая надежность функционирования.

Наиболее близким по технической сущности является управляемый генератор импульсов, содержащий элемент запрета, элемент И-НЕ, первый резистор, к первому выводу которого подключен выход элемента И-НЕ, второй резистор, нулевую шину источника питания, третий резистор, шину управляющего напряжения, первый транзистор, база которого соединена с выходом элемента запрета и с первым выводом второго резистора, второй транзистор, база которого подключена к второму выводу первого резистора и к первому выводу третьего резистора, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены с шиной управляющего напряжения, первый и второй конденсаторы, вторые выводы которых соединены с вторыми выводами второго и третьего резисторов, с эмиттерами первого и второго транзисторов и с нулевой шиной источника питания, первый элемент НЕ, вход которого подключен к второму выводу четвертого резистора, к первому выводу первого конденсатора и к коллектору первого транзистора, второй элемент НЕ, вход которого соединен с вторым выводом пятого резистора, с первым выводом второго конденсатора и с коллектором второго транзистора, триггер, первый вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с вторым входом элемента И-НЕ, шестой резистор, второй вывод которого подключен к выходной шине, к первому выходу триггера, к второму входу элемента И-НЕ и к первому входу элемента запрета, второй вход которого соединен с вторым выходом триггера, к второму входу которого подключен выход второго элемента НЕ, при этом элемент запрета содержит первый резистор, первый вывод которого подключен к второму входу элемента запрета, второй резистор, транзистор, база которого соединена с вторым выводом первого резистора и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого подключен к нулевой шине источника питания и к эмиттеру транзистора, диод, катод которого соединен с выходом элемента запрета, первый вход которого подключен к аноду диода и коллектору транзистора.

Недостатком данного генератора импульсов также является невысокая надежность функционирования, выражающаяся в том, что при низких частотах триггер генератора может "зависнуть" в единичном положении из-за того, что, когда напряжение на конденсаторе в процессе возрастания оказывается между значениями нулевого и единичного сигналов, напряжение на выходе элемента НЕ и на нулевом выходе триггера также находится между значениями нулевого и единичного сигналов и недостаточно для переключения триггера в нулевое положение, но при этом напряжение на нулевом выходе триггера (из-за разброса характеристик элементов ) может открыть транзистор, на коллекторе которого и соответственно на первом входе элемента И-НЕ оказывается напряжение, близкие к нулевому, что вызывает появление на выходе элемента И-НЕ единичного сигнала, открывающего транзистор, через который начинает разряжаться конденсатор, вследствие чего на выходе элемента НЕ появляется напряжение, близкое к значению единичного сигнала, далее описанный процесс повторяется. Таким образом, из-за снятия нулевого сигнала с нулевого входа триггера до окончания его переключения складывается ситуация, при которой триггер остается - "зависает" в единичном положении.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования путем устранения возможности "зависания" триггера генератора в единичном положении.

Поставленная цель достигается тем, что в известном управляемом генераторе импульсов, содержащем элемент запрета, элемент И-НЕ, первый резистор, к первому выводу которого подключен выход элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с прямым входом элемента запрета, второй резистор, нулевую шину источника питания, третий резистор, шину управляющего напряжения, первый транзистор, база которого соединена с выходом элемента запрета и с первым выводом второго резистора, второй транзистор, база которого подключена к первому выводу третьего резистора и к второму выводу первого резистора, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены между собой и с шиной управляющего напряжения, первый и второй конденсаторы, вторые выводы которых соединены между собой, с эмиттерами первого и второго транзисторов, с вторыми выводами второго и третьего резисторов и с нулевой шиной источника питания, первый элемент НЕ, вход которого подключен к второму выводу четвертого резистора, к коллектору первого транзистора и к первому выводу первого конденсатора, второй элемент НЕ, вход которого соединен с вторым выводом пятого резистора, с коллектором второго транзистора и с первым выводом второго конденсатора, триггер, вход установки в единичное положение которого подключен к выходу первого элемента НЕ и к второму входу элемента И-НЕ, выходную шину, которая соединена с единичным выходом триггера, нулевой выход которого подключен к инверсному входу элемента запрета, выход второго элемента НЕ соединен с входом установки в нулевое положение триггера, единичный выход триггера подключен к прямому входу элемента запрета. Элемент запрета содержит шестой, седьмой и восьмой резисторы, транзистор и диод, катод которого подключен к выходу элемента запрета, прямой вход которого соединен с первым выводом шестого резистора, второй вывод которого подключен к аноду диода и к коллектору транзистора, эмиттер которого соединен с нулевой шиной источника питания и с вторым выводом восьмого резистора, первый вывод которого подключен к базе транзистора и к второму выводу седьмого резистора, первый вывод которого соединен с инверсным входом элемента запрета.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенный управляемый генератор отличается наличием новой связи. Таким образом, заявляемый управляемый генератор соответствует критерию "новизна".

При изучении других технических решений в данной области техники признак, отличающий изобретение от прототипа, не был выявлен и потому он обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "технический уровень" ("существенные отличия").

На чертеже приведена схема предложенного управляемого генератора импульсов.

Управляемый генератор импульсов содержит элемент запрета 1, элемент И-НЕ 2, первый резистор 3, к первому выводу которого подключен выход элемента И-НЕ 2, второй резистор 4, нулевую шину источника питания 5, третий резистор 6, шину управляющего напряжения 7, первый транзистор 8, база которого соединена с выходом элемента запрета 1 и с первым выводом резистора 4, второй транзистор 9, база которого соединена с вторым выводом резистора 3 и с первым выводом резистора 6, четвертый 10 и пятый 11 резисторы, первые выводы которых соединены между собой и с шиной управляющего напряжения 7, первый 12 и второй 13 конденсаторы, вторые выводы которых соединены между собой, с эмиттерами транзисторов 8 и 9, с вторыми выводами резисторов 4 и 6 и с нулевой шиной источника питания 5, первый элемент НЕ 14, вход которого подключен к второму выводу резистора 10, к коллектору транзистора 8 и к первому выводу конденсатора 12, второй элемент НЕ 15, вход которого соединен с вторым выводом резистора 11, с коллектором транзистора 9 и с первым выводом конденсатора 13, триггер 16, вход установки в единичное положение которого подключен к выходу элемента НЕ 14 и к второму входу элемента И-НЕ 2, выходную шину 17, которая соединена с единичным выходом триггера 16, с первым входом элемента И-НЕ 2 и с пpямым входом элемента запрета 1, инверсный вход которого подключен к нулевому выходу триггера 16, вход установки в нулевое положение которого соединен с выходом элемента НЕ 15. Элемент запрета 1 содержит шестой 18, седьмой 19 и восьмой 20 резисторы, третий транзистор 21 и диод 22, катод которого подключен к выходу элемента запрета 1, прямой вход которого соединен с первым выводом резистора 18, второй вывод которого подключен к аноду диода 22 и к коллектору транзистора 21, эмиттер которого соединен с нулевой шиной источника питания 5 и с вторым выводом резистора 20, первый вывод которого подключен к базе транзистора 21 и к второму выводу резистора 19, первый вывод которого соединен с инверсным входом элемента запрета 1.

Триггер 16 представляет собой RS-триггер, выполненный на двух двухвходовых элементах И-НЕ, поэтому переключение его осуществляется нулевыми (1-0-1) сигналами.

Элемент запрета 1 работает следующим образом.

При наличии на обоих входах элемента запрета 1 нулевого уровня напряжения транзистор 21 закрыт, на его коллекторе и соответственно на выходе элемента запрета 1 находится нулевой уровень напряжения. При наличии на прямом входе элемента 1 единичного уровня, а на инверсном - нулевого уровня напряжения транзистор 21 закрыт и на его коллекторе и на выходе элемента 1 будет находиться единичный уровень напряжения. При наличии на инверсном входе элемента 1 единичного уровня напряжения транзистор 21 открыт и на его коллекторе и на выходе элемента запрета 1 независимо от уровня напряжения на его прямом входе будет нулевой уровень напряжения.

Управляемый генератор импульсов работает следующим образом.

В момент включения питания (примем, что управляющее напряжение на шину 7 подается при включении питания) конденсаторы 12 и 13 не заряжены, поэтому на выходах элементов НЕ 14 и 15 устанавливается единичный уровень напряжения и триггер 16 устанавливается в одно из устойчивых положений, допустим в нулевое положение, т. е. на прямом выходе триггера 16 установится нулевой уровень напряжения, а на инверсном - единичный. В этом случае элемент 1 закрыт и на его выходе отсутствует напряжение (единичный уровень напряжения с инверсного выхода триггера 16 удерживает транзистор 21 в открытом состоянии и, кроме того, с прямого выхода триггера 16 поступает нулевой уровень напряжения, поэтому на выходе элемента запрета 1 отсутствует напряжение) транзистор 8 закрыт и конденсатор 12 заряжается от напряжения с шины 7 через резистор 10. На первом входе элемента И-НЕ 2 имеется нулевой уровень напряжения с прямого выхода триггера 16, на выходе элемента И-НЕ 2 вследствие этого имеется единичный уровень напряжения, который удерживает транзистор 9 в открытом состоянии и поэтому конденсатор 13 разряжен. В момент, когда напряжение на конденсаторе 12 достигнет уровня срабатывания элемента НЕ 14, последний срабатывает и на его выходе появляется нулевой уровень напряжения, поступающий на второй вход элемента И-НЕ 2 и на вход установки триггера 16 в единичное положение.

Триггер 16 начинает переключаться в противоположное положение и на его прямом выходе появляется единичный уровень напряжения, но это не вызывает ни срабатывания элемента запрета 1, так как на его входе запрета еще имеется единичный уровень напряжения с инверсного выхода триггера 16, ни срабатывания элемента И-НЕ 2, так как на его втором входе имеется нулевой уровень напряжения с выхода элемента НЕ 14. В момент окончания переключения триггера 16 в противоположное положение, т. е. в момент, когда на его инверсном выходе устанавливается нулевой уровень напряжения, разрешается работа элемента запрета 1, на выход которого проходит единичный уровень напряжения с прямого выхода триггера 16. Транзистор 8 открывается и конденсатор 12 скачкообразно разряжается через открытый транзистор 8, на выходе элемента НЕ 14 появляется напряжение единичного уровня, на выходе элемента И-НЕ 2 появляется нулевой уровень напряжения, транзистор 9 закрывается и начинается заряд конденсатора 13 от напряжения шины 7 через резистор 11. В момент, когда напряжение на конденсаторе 13 достигнет уровня срабатывания элемента НЕ 15, последний срабатывает и на его выходе появляется нулевой уровень напряжения, поступающий на вход установки триггера 16 в нулевое положение.

Триггер 16 начинает переключаться в противоположное положение и на его инверсном выходе появляется единичный уровень напряжения, элемент запрета 1 закрывается и на его выходе устанавливается нулевой уровень напряжения, на прямом входе элемента запрета 1 сохраняется единичный уровень напряжения с единичного выхода триггера 16. Нулевой уровень напряжения с выхода элемента запрета 1 закрывает транзистор 8 и конденсатор 12 начинает заряжаться от напряжения с шины 7 через резистор 10. В момент окончания переключения триггера 16 в противоположное положение, т. е. в момент, когда на прямом выходе триггера 16 устанавливается нулевой уровень напряжения, появляется единичный уровень напряжения на выходе элемента И-НЕ 2, открывается транзистор 9 и конденсатор 13 скачкообразно разряжается через открытый транзистор , на выходе элемента НЕ 15 появляется единичный уровень напряжения. Далее генератор работает аналогично описанному.

В том случае, если при включении питания на прямом выходе триггера 16 установится единичный уровень напряжения, а на инверсном - нулевой, то элемент запрета 1 будет открыт и единичный уровень напряжения с прямого выхода триггера 16 проходит на выход элемента запрета 1 и удерживает транзистор 8 в открытом состоянии, конденсатор 12 остается разряженным и на выходе элемента НЕ 14 удерживается единичный уровень напряжения. Одновременно, так как на обоих входах элемента И-НЕ 2 находятся единичные уровни напряжения, на его выходе будет нулевой уровень напряжения, транзистор 9 находится в закрытом состоянии и конденсатор 13 заряжается от напряжения с шины 7. В момент, когда напряжение на конденсаторе 13 достигнет уровня срабатывания элемента НЕ 15, последний срабатывает и на его выходе появляется нулевой уровень напряжения, поступающий на вход установки триггера 16 в нулевой положение. Далее устройство работает аналогично описанному соответствующему случаю.

При необходимости изменить частоту импульсов, выдаваемых генератором изменяют величину напряжения, подаваемого на шину 7. При увеличении напряжения увеличивается частота импульсов, выдаваемых генератором, а при уменьшении - уменьшается и частота импульсов.

В том случае, если напряжение на шину 7 будет подано раньше, чем включено питание и конденсаторы 12 и 13 окажутся заряженными, то при включении питания на выходах элементов НЕ 14 и НЕ 15 окажутся нулевые уровни напряжения, т. е. на входах триггера 16 окажется запрещенная комбинация сигналов. Однако так как нулевой уровень напряжения с выхода элемента НЕ 14 поступает на второй вход элемента И-НЕ 2, то на его выходе появляется единичный уровень напряжения, транзистор 9 открывается и конденсатор 13 разряжается, на выходе элемента НЕ 15 появляется единичный уровень напряжения, триггер 16 четко устанавливается в единичное положение и так как элемент запрета 1 открыт (на инверсном выходе триггера 16 имеется нулевой уровень напряжения), то единичный уровень напряжения с прямого выхода триггера 16 проходит на выход элемента запрета 1 и открывает транзистор 8, через который разряжается конденсатор 12, на выходе элемента НЕ 14 появляется единичный уровень напряжения и на выходе элемента И-НЕ 2 появляется нулевой сигнал, транзистор 9 закрывается и конденсатор 13 начинает заряжаться от напряжения с шины 7. Далее генератор работает аналогично описанному.

Экспериментальные исследования предложенного управляемого генератора импульсов показали, что по сравнению с прототипом он имеет более высокую надежность функционирования, так как исключена возможность "зависания" триггера в единичном положении, имеющаяся у известного устройства, из-за появления нулевого сигнала на прямом входе элемента запрета в начале процесса переключения триггера в нулевое положение. (56) Авторское свидетельство СССР N 790119, кл. Н 03 К 3/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 921049, кл. Н 03 К 3/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР N 1525868, кл. Н 03 К 3/26, 1989.

Применение: изобретение относится к импульсной технике. Цель - повышение надежности функционирования путем устранения возможности "зависания" триггера генератора в единичном положении. Сущность: управляемый генератор импульсов содержит элемент запрета 1, элемент И - НЕ 2, резисторы 3, 4 , 6, 10, 11, нулевую шину 5, шину управляющего напряжения 7, транзисторы 8 и 9, конденсаторы 12 и 13, элементы НЕ 14, 15 и триггер 16. Новым является введение связи единичный выход триггера 16 - прямой вход элемента запрета 1. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий элемент запрета, элемент И - НЕ, первый резистор, к первому выводу которого подключен выход элемента И - НЕ, первый вход которого соединен с прямым входом элемента запрета, второй резистор, нулевую шину источника питания, третий резистор, шину управляющего напряжения, первый транзистор, база которого соединена с выходом элемента запрета и с первым выводом второго резистора, второй транзистор, база которого подключена к первому выводу третьего резистора и к второму выводу первого резистора, четвертый и пятый резисторы, первый выводы которых соединены между собой и с шиной управляющего напряжения, первый и второй конденсаторы, вторые выводы которых соединены между собой, с вторыми выводами четвертого и пятого резисторов, с эмиттерами первого и второго транзисторов и с нулевой шиной источника питания, первый элемент НЕ, вход которого подключен к второму выводу четвертого резистора, к коллектору первого транзистора и к первому выводу первого конденсатора, второй элемент НЕ, вход которого соединен с вторым выводом пятого резистора, с коллектором второго транзистора и с первым выводом второго конденсатора, триггер, вход установки в единичное положение которого подключен к выходу первого элемента НЕ и к второму входу элемента И - НЕ, выходную шину, которая соединена с единичным выходом триггера, нулевой выход которого подключен к инверсному входу элемента запрета, выход второго элемента НЕ соединен с входом установки в нулевое положение триггера, отличающийся тем, что единичный выход триггера подключен к прямому входу элемента запрета. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что элемент запрета содержит шестой, седьмой и восьмой резисторы, транзистор и диод, катод которого подключен к выходу элемента запрета, прямой вход которого соединен с первым выводом шестого резистора, второй вывод которого подключен к аноду диода и к коллектору транзистора, эмиттер которого соединен с нулевой шиной источника питания и с вторым выводом восьмого резистора, первый вывод которого подключен к базе транзистора и к второму выводу седьмого резистора, первый вывод которого соединен с инверсным входом элемента запрета.