ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1997 года по МПК H03K3/351 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к генераторам импульсов, построенным на базе триггера, и может быть использовано преимущественно в электронных устройствах, работающих в условиях воздействия импульсных помех.

Известен генератор импульсов, описанный в (1). Этот генератор содержит RS-триггер, выполненный на КМОП-транзисторах, два конденсатора, два резистора и два диода. R- и S-входы триггера соединены через конденсаторы с нулевой шиной, а через резисторы соответственно с его прямым и инверсным выходами. Диоды использованы для формирования цепей ускоренного разряда конденсаторов и поэтому включены параллельно резисторам так, что их аноды соединены с входами триггера, а катоды с его выходами.

Такой генератор обладает пониженной надежностью запуска и слабо защищен от воздействия импульсных помех во входных цепях RS-триггера. Это связано с возможностью установки триггера в устойчивое состояние при одновременно появлении на его R- и S-входах сигналов, соответствующих уровню логической "1". При этом на прямом и инверсном выходах триггера также устанавливаются сигналы, соответствующие логической "1".

При нормальной работе генератора-прототипа напряжение на конденсаторах не превышает значения порогового напряжения микросхемы. Но в момент включения схемы или при воздействии импульсных помех в моменты переключения триггера, как показал опыт эксплуатации генератора-прототипа, возможна ситуация, при которой напряжение на одном из конденсаторов превысит значение порогового напряжения микросхемы. При этом напряжение на втором конденсаторе будет возрастать до величины напряжения питания.

В данном изобретении решается задача повышения надежности запуска генератора и повышения устойчивости к воздействию импульсных помех. Для этого в предлагаемом генераторе импульсов вместо одного из диодов введен однопереходный транзистор, эмиттер которого соединен с R- (или S-) входом триггера, первая база с нулевой шиной, а вторая база с прямым (или инверсным) выходом триггера.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит RS-триггер 1, выполненный на КМОП транзисторах (не показано), два конденсатора 2 C1 и 3 C2, два резистора 4 R₁ и 5 R₂ и два элемента ускоренного разряда конденсатора 6, 7. Один элемент ускоренного разряда (конденсатора 3) выполнен в виде диода 6. Второй элемент ускоренного разряда (конденсатора 2) выполнен в виде однопереходного транзистора 7, причем эмиттер последнего соединен с R-входом RS-триггера 1, первая база с нулевой шиной, а вторая база с прямым выходом RS-триггера 1.

Однопереходный транзистор 7 имеет коэффициент передачи, величина которого удовлетворяет неравенству:
U_пор/U_пит <k <U₁/U_пит
где
U_пор максимально возможное в условиях эксплуатации значение порогового напряжения RS-триггера;
U_пит напряжение питания RS-триггера;
U₁ выходное напряжение высокого уровня для RS- триггера.

Для напряжения питания 10.15 B этим условиям удовлетворяют, например, транзистора 2Т117В, 2Т117Г ТТ3.365.000ТУ (их коэффициент передачи k 0,65. 0,85).

Генератор импульсов работает следующим образом.

При подаче напряжения на схему возможны два случая: 1) напряжение на одном из входов RS-триггера быстрее достигает порогового значения и 2) напряжение на обоих входах одновременно превышает пороговое значение. В первом случае превышение напряжением на одном из входов порогового значения воспринимается RS-триггером как сигнал, соответствующий логической "1", и в соответствии с таблицей истинности RS-триггера на одном из его выходов устанавливается высокий логический уровень в зависимости от того, на каком из его входов напряжение превысило пороговое значение. Далее начинается заряд конденсатора, включенного в то плечо RS-триггера, где на выходе установился высокий логический уровень. Одновременно происходит разряд другого конденсатора. При этом заряд конденсатора осуществляется через резистор, а разряд через диод 6 или базоэмиттерный переход однопереходного транзистора 7. Соответственно, постоянная времени цепи заряда конденсатора больше постоянной времени его разрядной цепи. Поэтому в рассматриваемом случае RS-триггер будет периодически изменять состояния своих выходов на противоположные, т.е. схема будет работать в режиме генерации.

Во втором случае из-за воздействия помехи по выходным цепям или шинам питания напряжение на обеих входах RS- триггера одновременно превышает пороговое значение, что приводит к установке на его обоих выходах сигнала высокого логического уровня. В этом случае открывается второй базоэмиттерный переход транзистора 7 и через него происходит быстрый разряд конденсатора 9, что приводит к падению напряжения на R-входе RS-триггера до назначения ниже порогового, и работа схемы продолжается далее в режиме генерации. При работе схемы в режиме генерации однопереходный транзистор не влияет на параметры генерируемой последовательности импульсов.

Предлагаемое техническое решение может использоваться при построении генераторов импульсов на базе микросхем ТМ1, ТМ2, ТВ серий 176, 561, 564, 1561.

Как показала лабораторная отработка генератора импульсов, выполненного по схеме чертежа, применение предлагаемого технического решения позволяет исключить возможность перехода RS-триггера генератора в устойчивое состояние, при котором на обоих его выходах устанавливается напряжение высокого логического уровня, что приводит к прекращению генерации. Повышенная надежность запуска генератора импульсов и повышенная устойчивость к воздействию импульсных помех достигается исключением возможности появления хотя бы на одном из конденсаторов 2, 3 напряжения, превышающего пороговое напряжение микросхем серий 176, 561, 564, 1561 это пороговое напряжение равно приблизительно половине напряжения питания.

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к генераторам импульсов, построенным на базе триггера и может быть использовано преимущественно в электронных устройствах, работающих в условиях воздействия импульсных помех. Генератор импульсов содержит RS-триггер, выполненный на КМОП-транзисторах, два конденсатора, два резистора, диод и однопереходный транзистор, при этом R- и S-входы RS-триггера соединены через конденсаторы с нулевой шиной, а через резисторы соответственно с его прямым и инверсным выходами, диод включен параллельно одному из резисторов так, что его анод соединен с входом RS-триггера, а катод - с его выходом, эмиттер однопереходного транзистора соединен с R-входом RS- триггера, первая база - с нулевой шиной, а вторая база - с прямым выходом RS-триггера, что позволяет повысить надежность запуска, повысить устойчивость к воздействию импульсных помех. 1 ил.

Генератор импульсов, содержащий RS триггер, выполненный в КМОМ-транзисторах, два конденсатора, два резистора и два элемента ускоренного разряда конденсатора, один из которых выполнен в виде диода, причем R- и S-входы RS-триггера соединены через соответствующий из упомянутых конденсаторов с нулевой шиной и через соответствующий из упомянутых резисторов соответственно с прямым и инверсным выходами RS-триггера, анод диода соединен с S-входом RS-триггера, а катод диода соединен с инверсным выходом RS-триггера, отличающийся тем, что второй элемент ускоренного разряда конденсатора выполнен в виде однопереходного транзистора, эмиттер которого соединен с R-входом RS-триггера, причем первая база однопереходного транзистора соединена с нулевой шиной, вторая база однопереходного транзистора соединена с прямым выходом RS-триггера, а коэффициент передачи однопереходного транзистора удовлетворяет неравенству
U_пор/U_пит < k < U₁ /U_пит,
где U_пор максимальное возможное в условиях эксплуатации значение порогового напряжения RS-триггера;
U_пит напряжение питания RS-триггера;
U₁ выходное напряжение высокого уровня для RS-триггера.