ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2003 года по МПК H03K3/26 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления.

Известен генератор импульсов (см. патент Российской Федерации 2121215 от 11.03.96, МКИ: Н 03 К 3/26, "Генератор импульсов" авторов Е.И.Рыжакова и Г. И.Шишкина, опубл. 27.10.98, Бюл. 30), содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, пять резисторов, конденсатор и два диода. Эмиттеры первого и четвертого транзисторов соединены, соответственно, с шиной питания и общей шиной, коллекторы с базами, соответственно, второго и третьего транзисторов непосредственно и через первый и второй резисторы - с общей шиной и шиной питания, соответственно, а базы с коллекторами, соответственно, третьего и второго транзисторов, эмиттеры которых через последовательно соединенные третий резистор и конденсатор подключены к общей шине. Между базами первого и четвертого транзисторов и, соответственно, шиной питания и общей шиной включены, соответственно, четвертый и пятый резисторы, а между базами второго и третьего транзисторов в направлении, обратном относительно источника питания, включены два последовательно соединенных диода, точка соединения которых является выходной шиной.

Недостатком данного генератора импульсов является сложность схемной реализации, связанная с большим количеством элементов.

Наиболее близким к заявляемому объекту является генератор импульсов (см. а. с. СССР 1762387 от 13.12.90, МКИ: Н 03 К 3/26, "Генератор импульсов" авторов Л.Б.Егорова и Г.И.Шишкина, опубл. 15.09.92, Бюл. 34), содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, три резистора и конденсатор. Базы первого и второго транзисторов соединены с коллекторами, соответственно, третьего и четвертого транзисторов, а базы третьего и четвертого транзисторов подключены к коллекторам, соответственно, первого и второго транзисторов. Коллекторы первого и четвертого транзисторов, соответственно, через первый и второй резисторы соединены с общей шиной и шиной питания, соответственно. Эмиттер четвертого транзистора соединен с общей шиной. Первые выводы третьего резистора и конденсатора соединены между собой, а второй вывод конденсатора соединен с общей шиной. Эмиттер первого транзистора подключен к шине питания. Коллекторы первого и четвертого транзисторов соединены между собой, а эмиттеры второго и третьего транзисторов подключены к второму выводу третьего резистора.

Недостатком генератора импульсов является высокая частота генерируемых импульсов и низкая нагрузочная способность за счет шунтирования сопротивлением нагрузки сопротивления первого резистора.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание генератора импульсов, обладающего низкой частотой следования выходных импульсов и малым выходным сопротивлением.

Технический результат, заключающийся в уменьшении частоты следования выходных импульсов и уменьшении выходного сопротивления, достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, два резистора и конденсатор, при этом базы первого и второго транзисторов соединены с коллекторами, соответственно, третьего и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллекторам, соответственно, первого и второго транзисторов, эмиттеры второго и третьего транзисторов через первый резистор подключены к первому выводу конденсатора, коллекторы первого и четвертого транзисторов соединены с первым выводом второго резистора, а эмиттеры соответственно, с шиной питания и общей шиной, введены второй конденсатор и триггер Шмитта, вход которого подключен к первому выводу второго резистора и через второй конденсатор к общей шине, а выход к вторым выводам первого конденсатора и второго резистора.

Указанная совокупность признаков позволяет уменьшить частоту следования выходных импульсов генератора за счет перезаряда конденсатора времязадающей RC-цепи и уменьшить выходное сопротивление генератора за счет исключения шунтирования второго резистора сопротивлением нагрузки.

На чертеже приведена принципиальная схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит первый 1 и второй 2 транзисторы р-n-р типа, третий 3 и четвертый 4 транзисторы n-р-n типа, первый 5 и второй 6 резисторы, первый 7 и второй 8 конденсаторы и триггер Шмитта 9. Эмиттер транзистора 1 соединен с шиной 10 питания, эмиттер транзистора 4 - с общей шиной, а их коллекторы объединены и соединены с базами транзисторов 2 и 3, входом триггера Шмитта 9 и первыми выводами конденсатора 8 и резистора 6. База транзистора 1 соединена с коллектором транзистора 3. База транзистора 4 соединена с коллектором транзистора 2. Эмиттеры транзисторов 2 и 3 объединены и через последовательно соединенные резистор 5 и конденсатор 7 подключены к выходу триггера Шмитта 9 и второму выводу резистора 6. Второй вывод конденсатора 8 соединен с общей шиной.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на шину 10 напряжение на конденсаторах 7 и 8 равно нулю. На выходе триггера Шмитта 9 устанавливается уровень логической "1", который проходя через конденсатор 7 и резистор 5 дифференцируется и в виде положительного импульса поступает на эмиттеры транзисторов 2 и 3. Транзисторы 2 и 4 отпираются. Конденсатор 8 остается в разряженном состоянии, так как он шунтируется открытым и насыщенным транзистором 4, а конденсатор 7 заряжается по цепи выход триггера Шмитта 9, резистор 5, насыщенные транзисторы 2 и 4, общая шина.

По мере заряда конденсатора 7 происходит уменьшение тока эмиттера транзистора 2 и базы транзистора 4 и при достижении напряжения на конденсаторе 7 порогового уровня они закрываются. Начинается заряд конденсатора 8 с выхода триггера Шмитта 9 через резистор 6. При достижении напряжения на конденсаторе 8 уровня порога срабатывания триггера Шмитта 9 последний опрокидывается и на его выходе устанавливается уровень логического "0". На эмиттерах транзисторов 2 и 3 устанавливается отрицательное напряжение, транзисторы 1 и 3 открываются и происходит быстрый заряд конденсатора 8 до уровня напряжения источника питания через насыщенный транзистор 1. Одновременно происходит перезаряд конденсатора 7 в обратном направлении по цепи шина 10 питания, насыщенные транзисторы 1 и 3, резистор 5, выход триггера Шмитта 9. По мере заряда конденсатора 7 токи эмиттера транзистора 3 и базы транзистора 1 уменьшаются и при достижении напряжения на конденсаторе 7 порогового уровня происходит закрывание транзисторов 1 и 3. Конденсатор 8 начинает разряжаться по цепи резистор 6, выход триггера Шмитта 9. При достижении напряжения на конденсаторе 8 уровня порога отпускания триггера Шмитта 9 на его выходе устанавливается уровень логической единицы, практически равный напряжению источника питания, и процесс формирования импульсов продолжится.

Пренебрегая длительностью заряда конденсатора 8 по сравнению с длительностью перезаряда конденсатора 7, можно определить период следования импульсов генератора T₁ из формулы:

где R - сопротивление резистора 5;
С - емкость конденсатора 7;
Е - напряжение источника питания (уровень логической единицы на выходе триггера Шмитта 9);
U_пop - напряжение на конденсаторе 7, при котором происходит запирание транзисторов 1 и 3 или транзисторов 2 и 4.

Период следования импульсов прототипа Т₂ равен:

Из сравнения полученных выражений видно, что период следования импульсов в заявляемом генераторе импульсов больше, чем у прототипа. Одновременно, по сравнению с прототипом, уменьшено выходное сопротивление генератора за счет исключения шунтирования второго резистора сопротивлением нагрузки.

Изготовлен лабораторный макет генератора. Испытания макета подтвердили работоспособность заявленного устройства и его практическую ценность.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в вычислительной технике и в системах управления. Достигаемый технический результат - уменьшение частоты следования выходных импульсов и уменьшение выходного сопротивления. Генератор импульсов содержит четыре транзистора, два резистора, два конденсатора и триггер Шмитта. 1 ил.

Генератор импульсов, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, два резистора и конденсатор, при этом базы первого и второго транзисторов соединены с коллекторами соответственно третьего и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов, эмиттеры второго и третьего транзисторов через первый резистор подключены к первому выводу конденсатора, коллекторы первого и четвертого транзисторов соединены с первым выводом второго резистора, а эмиттеры - соответственно с шиной питания и общей шиной, отличающийся тем, что введены второй конденсатор и триггер Шмитта, вход которого подключен к первому выводу второго резистора и через второй конденсатор - к общей шине, а выход - к вторым выводам первого конденсатора и второго резистора.