ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2004 года по МПК H03K3/02 

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

Известен генератор импульсов (см. патент 2146075 РФ, МПК Н 03 К 3/023. Генератор прямоугольных импульсов. И. И. Дикарева и Г.И.Шишкина, опубл. 27.02.2000, БИ 6), содержащий времязадающую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, конденсатора и дополнительного резистора, точка соединения резисторов и конденсатора подключена к входу триггера Шмитта, инверсный выход которого соединен со свободным выводом резистора, дополнительный резистор, включенный между свободным выводом конденсатора и прямым выходом триггера Шмитта. Сопротивления резистора и дополнительного резистора равны.

Недостатком данного генератора является высокая чувствительность к внешним помехам вследствие большого выходного сопротивления времязадающей цепи.

Наиболее близким к заявляемому объекту является генератор импульсов (Гутников B. C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988, с.154, рис.5.7а), содержащий три последовательно соединенных инвертора и времязадающую цепь, содержащую конденсатор и два последовательно соединенных резистора, включенных между выходом третьего и входом первого инвертора, средняя точка которых через конденсатор подключена к выходу второго инвертора.

Недостатком прототипа является низкая устойчивость к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех вследствие большого выходного сопротивления времязадающей цепи.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание генератора импульсов, обладающего повышенной помехоустойчивостью к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех.

Технический результат, заключающийся в повышении помехоустойчивости к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех, достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий первый инвертор, последовательно соединенные второй и третий инверторы и времязадающую цепь, первый вход которой соединен с выходом второго инвертора, второй вход - с выходом третьего инвертора, а выход - с входом первого инвертора, введена интегрирующая RC-цепь, вход которой соединен с выходом первого инвертора, а выход непосредственно или через вновь введенный резистор - с входом второго инвертора.

Кроме того, второй инвертор может быть выполнен в виде триггера Шмитта с инверсным выходом. Кроме того, времязадающая цепь может содержать два последовательно соединенных резистора и кварцевый резонатор, первый вывод которого подключен к точке соединения резисторов, второй вывод является первым входом времязадающей цепи, свободные выводы первого и второго резисторов являются, соответственно, выходом и вторым входом времязадающей цепи.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить устойчивость генератора импульсов к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех, наводимых на входе первого инвертора внешними источниками за счет снижения уровня внешних электрических и электромагнитных помех на входе второго инвертора.

На фиг.1 приведена принципиальная схема генератора импульсов. На фиг.2 - второй вариант реализации времязадающей цепи, выполненной на основе кварцевого резонатора.

Генератор импульсов (см. фиг.1) содержит первый инвертор 1, последовательно соединенные второй 2 и третий 3 инверторы и времязадающую цепь 4. Первый вход времязадающей цепи 4 соединен с выходом инвертора 2, второй вход - с выходом инвертора 3, а выход времязадающей цепи 4 подключен к входу инвертора 1. Выход инвертора 1 подключен к входу интегрирующей RC-цепи, состоящей из резистора 5 и конденсатора 6. Выход интегрирующей RC-цепи непосредственно или через дополнительный резистор 7 соединен с входом инвертора 2. Времязадающая цепь 4 содержит конденсатор 8 и резисторы 9, 10.

Возможен второй вариант реализации времязадающей цепи 4 (см. фиг.2), состоящей из кварцевого резонатора 11 и резисторов 12, 13.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При включении питания конденсатор 6 интегрирующей RC-цепи 4 разряжен и на входе инвертора 2 присутствует уровень логического нуля. На выходе инвертора 2 появляется уровень логической единицы, который, поступая на вход инвертора 3, устанавливает на его выходе уровень логического нуля. Одновременно положительный перепад напряжения с выхода инвертора 2 через конденсатор 8 времязадающей цепи 4 поступает на вход инвертора 1, устанавливая на его выходе уровень логического нуля. Конденсатор 8 времязадающей цепи 4 начинает заряжаться по цепи: выход инвертора 2, резистор 10 времязадающей цепи 4, выход инвертора 3, при этом напряжение на выходе времязадающей цепи 4, а следовательно, и на входе инвертора 1 будет уменьшаться от уровня логической "1" до уровня порога срабатывания инвертора 1.

При достижении напряжения на входе инвертора 1 уровня порога срабатывания, на его выходе появляется уровень логической "1" и начинается заряд конденсатора 6 интегрирующей RC-цепи через резистор 5. При достижении на конденсаторе 6 напряжения уровня порога срабатывания инвертора 2, на выходе последнего установится уровень логического "0", который установит на выходе инвертора 3 уровень логической "1". Конденсатор 8 времязадающей цепи 4 начнет перезаряжаться в обратном направлении с выхода инвертора 3.

При достижении напряжения на выходе времязадающей цепи 4, а следовательно, на входе инвертора 1 уровня порога срабатывания, на выходе инвертора 1 устанавливается уровень логического "0" и происходит разряд конденсатора 6 интегрирующей RC-цепи через резистор 5. Когда напряжение на конденсаторе 6 интегрирующей RC-цепи достигнет уровня порога срабатывания инвертора 2, на выходе последнего устанавливается уровень логической "1" и процесс генерации импульсов продолжится. В случае воздействия на вход инвертора 1 электрической помехи или электромагнитной наводки, последняя не будет проходить на вход инвертора 2, а следовательно, не будет нарушать работоспособность генератора импульсов, если ее длительность t_п не будет превышать величины t_п= кRC, где к - коэффициент определяемый структурой инвертора 2, R - величина сопротивления резистора 5, С - величина емкости конденсатора 6.

Таким образом, генератор импульсов более устойчив к воздействию электрических помех и электромагнитных наводок по сравнению с прототипом, в котором при воздействии помехи на вход инвертора 1 последняя беспрепятственно будет проходить на вход инвертора 2, вызывая сбой в работе генератора импульсов. При использовании в качестве инвертора 2 триггера Шмитта возможно дополнительное повышение помехоустойчивости генератора импульсов за счет гистерезиса его передаточной характеристики. При втором варианте времязадающей цепи 4 возможно дополнительное повышение стабильности частоты генератора импульсов за счет использования кварцевого резонатора.

Изготовлен лабораторный макет генератора импульсов, испытания которого подтвердили работоспособность и практическую ценность заявляемого объекта.

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в устройствах вычислительной техники и систем управления. Достигаемый технический результат - создание генератора импульсов, обладающего повышенной помехоустойчивостью к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех. Генератор импульсов содержит три инвертора, времязадающую цепь и интегрирующую RC-цепь. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Генератор импульсов, содержащий первый инвертор, последовательно соединенные второй и третий инверторы и времязадающую цепь, первый вход которой соединен с выходом второго инвертора, второй вход - с выходом третьего инвертора, а выход - с входом первого инвертора, отличающийся тем, что введена интегрирующая RC-цепь, вход которой соединен с выходом первого инвертора, а выход непосредственно или через вновь введенный резистор - со входом второго инвертора.2. Генератор импульсов по п.1, отличающийся тем, что второй инвертор выполнен в виде триггера Шмитта с инверсным выходом.3. Генератор импульсов по п.1, отличающийся тем, что времязадающая цепь содержит два последовательно соединенных резистора и кварцевый резонатор, первый вывод которого подключен к точке соединения резисторов, второй вывод является первым входом времязадающей цепи, свободные выводы первого и второго резисторов являются соответственно вторым входом и выходом времязадающей цепи.