ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1995 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для формирования импульсов с амплитудой, превышающей величину напряжения питания, в аппаратуре автоматики, телемеханики, измерительной техники и др.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования и расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается за счет того, что в формирователь импульсов, содержащий n импульсных усилителей, вход питания каждого из которых соединен с выходом предыдущего усилителя, а вход первого - с шиной питания, введены генератор импульсов, элемент И, триггер управления, вход установки которого является входом формирователя, счетчик, дешифратор и n триггеров, причем выход генератора импульсов соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с прямым выходом триггера управления, инверсный выход которого соединен с входом установки нуля счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, а выходы дешифратора - с входами установки n триггеров, входы сброса которых объединены и соединены с входом сброса триггера управления и последним выходом дешифратора, а выходы n триггеров соединены соответственно с сигнальными входами n импульсных усилителей, выход последнего из которых является выходом формирователя.

При этом за счет выбора оптимального количества импульсных усилителей и их коэффициентов увеличения амплитуды может быть обеспечен любой коэффициент увеличения амплитуды формирователя. Это расширяет функциональные возможности формирователя и повышает его надежность функционирования.

На фиг. 1 представлена схема формирователя импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - пример реализации импульсных усилителей.

Формирователь импульсов (фиг. 1) содержит n импульсных усилителей 1-1.. . 1-n, вход питания усилителя 1-n соединен с выходом усилителя 1-(n-1) и т. д. , а усилителя 1-1 - с шиной питания Е, генератор импульсов 2, элемент И 3, триггер управления 4, вход установки которого является входом 5 формирователя, счетчик 6, дешифратор 7 и n триггеров 8-1...8-n, причем выход генератора импульсов 2 соединен с одним из входов элемента И 3, другой вход которого соединен с прямым выходом триггера управления 4, инверсный выход которого соединен со входом установки нуля счетчика 6, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 3, выходы счетчика 6 соединены со входами дешифратора 7, а выходы дешифратора 7 с входами установки триггеров 8-1...8-n, входы сброса которых объединены и соединены с входом сброса триггера управления 4 и последним выходом дешифратора 7, а выходы триггеров 8-1. ..8-n соединены соответственно с сигнальными входами импульсных усилителей 1-1...1-n, выход последнего из которых является выходом 9 формирователя.

В качестве импульсных усилителей 1-1...1-n могут использоваться различные формирователи импульсов, например емкостные умножители напряжения (авт. св. N 797060, 843200, 953710) (фиг. 3). Каждый импульсный усилитель содержит транзистор 10, база которого через резистор 11 соединена с инверсным выходом соответствующего триггера 8-1...8-n, коллектор транзистора 10 через резистор 12 соединен с входом питания, а эмиттер транзистора 10 - с общей шиной. Одна обкладка накопительного конденсатора 13 соединена с катодом диода 14 и выходом импульсного усилителя, а другая - с анодом диода 15 и эмиттером транзистора 16. Анод диода 14 и коллектор транзистора 16 соединены с входом питания импульсного усилителя, а катод диода 15 и база транзистора 16 - с коллектором транзистора 10. Включение элементов 17...20 требуется тогда, когда необходимо, чтобы в исходном состоянии формирователя (при отсутствии входного сигнала) напряжение на его выходе было близко к 0.

Формирователь импульсов работает следующим образом (фиг. 1, 2).

До запуска формирователя напряжение питания Е, которое может отличаться по величине от напряжения питания остальных элементов формирователя или быть импульсным, подано на вход питания импульсного усилителя 1-1.

Запускающий импульс со входа 5 формирователя поступает на триггер управления 4, который изменяет свое состояние так, что импульсы генератора 2 через элемент И 3 поступают на счетчик 6. Выходные сигналы счетчика декодируются дешифратором 7, выходные импульсы которого последовательно во времени поступают на триггеры 8-1...8-n. Триггеры 8-1...8-n также последовательно во времени изменяют свое состояние, формируя на выходе сигналы управления импульсными усилителями 1-1...1-n.

После поступления на сигнальный вход импульсного усилителя 1-1 сигнала с выхода триггера 8-1 на выходе усилителя 1-1 формируется импульс напряжения, длительность которого равна длительности выходного импульса триггера 8-1, а амплитуда - в К₁ раз больше напряжения питания Е, т.е.:
U₁ = K₁E.

Импульсы на входе и выходе импульсного усилителя 1-1 присутствуют до тех пор, пока на выходе 9 формирователя не будет сформирован выходной сигнал.

Импульс напряжения с выхода импульсного усилителя 1-1 поступает на вход питания импульсного усилителя 1-2 и используется в качестве напряжения питания импульсного усилителя 1-2.

Импульс с выхода триггера 8-2 поступит на импульсный усилитель 1-2 только тогда, когда в нем завершатся переходные процессы, обусловленные поступлением напряжения питания - импульса с выхода усилителя 1-1. При этом на выходе импульсного усилителя 1-2 сформируется импульс напряжения, длительность которого равна длительности выходного импульса триггера 8-2, а амплитуда - в К₂ раз больше напряжения питания U₁, т.е.:
U₂ = K₂U₁ = K₁K₂E.

Аналогично формируются импульсы напряжения на выходах остальных импульсных усилителей.

Амплитуда импульса на выходе 9 формирователя (на выходе импульсного усилителя 1-n) будет равна
U_ф = U_1-n = K₁K₂...K_nE = K_фE, где К₁, ..., К_n, К_ф - коэффициенты увеличения амплитуды выходных импульсов соответственно усилителей 1-1, 1-2, .. ., 1-n и формирователя.

Количество импульсных усилителей в формирователе и значение коэффициентов увеличения амплитуды каждого из них можно выбирать, раскладывая требуемый коэффициент увеличения амплитуды формирователя на простые числа. Тогда количество этих простых чисел будет соответствовать количеству импульсных усилителей, а их значения - значениям коэффициентов увеличения амплитуды каждого из усилителей. Общее количество ячеек умножения всех усилителей при этом будет минимальным. Это расширяет функциональные возможности формирователя и повышает надежность его функционирования.

Работа импульсных усилителей 1-1...1-n (фиг. 3) основана на заряде конденсатора 13 после поступления напряжения на их вход питания. С приходом управляющего импульса с инверсного выхода триггера 8 транзистор 10 закрывается, транзистор 16 открывается, и на выходе импульсного усилителя 1 формируется импульс напряжения, амплитуда которого равна сумме напряжения на входе питания и напряжения на конденсаторе 13.

При использовании указанных усилителей необходимо выполнять условие
С_n-1 ≥ 10C_n, где C_n-1 и C_n - емкости конденсаторов 13 соответственно усилителей 1-(n-1) и 1-n. Тогда амплитуда импульса на выходе 9 формирователя будет равна
U_ф≈ 2ⁿE.

Устройство хорошо реализуется, например, на транзисторах 2Т203В и микросхемах серии 564.

Устройство относится к области импульсной техники и может использоваться в радиоэлектронной аппаратуре автоматики, телемеханики и измерительной техники для формирования импульсов с амплитудой, превышающей величину напряжения питания. Формирователь импульсов содержит импульсные усилители 1-1,. . . , 1-n, генератор импульсов 2, элемент И 3, триггер управления 4, счетчик 6, дешифратор 7 и триггеры 8-1 - 8-n. 3 ил.

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий n импульсных усилителей, вход питания n-го усилителя соединен с выходом (n - 1)-го усилителя, а первого - с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования и расширения функциональных возможностей, в него введены генератор импульсов, элемент И, триггер управления, вход установки которого является входом формирователя, счетчик, дешифратор и n триггеров, причем выход генератора импульсов соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с прямым выходом триггера управления, инверсный выход которого соединен с входом установки нуля счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, а выходы дешифратора - с входами установки n триггеров, входы сброса которых объединены и соединены с входом сброса триггера управления и последним выходом дешифратора, а выходы n триггеров соединены соответственно с сигнальными входами n импульсных усилителей, выход последнего из которых является выходом формирователя.