Управляемый генератор импульсов Российский патент 2020 года по МПК H03K3/00 

Предлагаемое изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронных устройствах с регулируемой частотой импульсов, в системах автоматического регулирования, в электромузыкальных инструментах.

Известен генератор импульсов, содержащий одну транзисторную оптопару (Ю.Р. Носов, А.С. Сидоров. Оптроны и их применение. – М.: Радио и связь, 1981. – 280 с., ил. с. 190 – 191). К ее транзистору подключены трансформатор, конденсатор и резистор, которые и образуют генератор импульсов. Управление частотой следования импульсов осуществляют посредством тока, подаваемого на светодиод этой же оптопары.

Недостатком вышеуказанного генератора является жестко фиксированные границы диапазона генерируемых импульсов, так как их частота ограничена времязадающей цепочкой, состоящей из резистора, конденсатора и трансформаторной обмотки обратной связи.

Известен оптоэлектронный генератор прямоугольных импульсов (авторское свидетельство №307499 SU «Оптоэлектронный генератор», Титарев Л.Г., Чурбаков А.В., заявлено 25.11.1970, опубликовано 21.06.1971) с управляемой частотой следования, содержащий усилитель на транзисторе, RC–цепочку и две диодные оптопары. Светодиод одной отопары включен в эмиттерную цепь транзистора и через оптически связанный с ним фотодиод осуществляет заряд конденсатора, формируя прямоугольный импульс. Разряжается конденсатор через фотодиод второй оптопары. Изменяя уровень освещенности этого фотодиода, с помощью оптически связанным с ним светодиодом, изменяют частоту следования генерируемых импульсов. Таким образом путем изменения тока светодиода, производят частотную модуляцию генерируемых импульсов.

Недостатком данного генератора является не периодичность импульсов, так как при изменении частоты изменяется длительность импульса и интервал времени между импульсами. Периодическая последовательность генерируемых импульсов реализуется только на одной частоте, когда время заряда конденсатора и время его разряда будут равны.

Известен генератор импульсов с независимыми регулировками частотой следования импульсов и длительностью паузы между ними (авторское свидетельство №1336207 SU «Генератор прямоугольных импульсов», Голубев В.В., заявлено 23.09.1985, опубликовано 07.09. 1987). Исключение взаимного влияния регулировок длительности импульса и паузы друг на друга достигается за счет введения в генератор двух оптопар. Длительность импульса регулируется переменным резистором, включенным последовательно со светодиодом одной оптопары. Длительность паузы регулируется другим переменным резистором, включенным последовательно со светодиодом второй оптопары.

Недостатком такого генератора импульсов является управление вручную как длительностью импульса, так и длительностью пауз между ними. Кроме того, любое изменение частоты генерируемых импульсов требует выравнивания длительности интервала между импульсами с длительностью самого импульса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является управляемый генератор импульсов (патент на ИЗ РФ №2071166 С1 «Управляемый генератор импульсов», Сасов А.М., заявлено 20.11.1990, опубликовано 27.12.1996), содержащий четыре последовательно соединенных инвертора, конденсатор, два последовательно соединенных резистора, фоторезистор и два излучателя света в виде ламп накаливания. Один из излучателей света подключен своими выводами к цепи управления частотой генерируемых импульсов, другой – к цепи выбора диапазона частот. Световые потоки от обоих излучателей падают на фоторезистор. Частота генерации импульсов определяется параметрами времязадающей RC-цепи, в состав которой входит фоторезистор. Управление частотой импульсов в выбранном диапазоне производят световым потоком первого излучателя путем изменения напряжения подаваемого на него от устройства управляющего частотой. Увеличение или уменьшение светового потока вызывает соответствующие изменения сопротивления фоторезистора и соответственно постоянной времени RC-цепи, и, как следствие соответствующие изменения частоты генерируемых импульсов. Выбор рабочего участка диапазона частот выполняют вторым излучателем света путем изменения напряжения подаваемого от источника управления диапазоном частот. Изменение интенсивности светового потока вызывает изменения сопротивления фоторезистора и соответственно изменения постоянной времени RC-цепи генератора. При увеличении интенсивности светового потока, сопротивление фоторезистора уменьшается. При этом диапазон частот импульсов сдвигается в сторону увеличения частот. Снижение интенсивности светового потока вызывает увеличение сопротивления фоторезистора и сдвигает диапазон в область низких частот.

Недостатком данного генератора является использование одного и того же фоторезистора как для управления частотой генерируемых импульсов, так и для выбора рабочего участка диапазона частот. Световой поток источника света выбора диапазона частот делит полное омическое сопротивление фоторезистора, заключенное в интервале между световым и темновым сопротивлением фоторезистора, на две части. Засветка фоторезистора источником света выбора диапазона частот, уменьшает сопротивление фоторезистора, ограничивая пределы диапазона управления частотой генерируемых импульсов. Узкий диапазон регулировок снижает точность настройки генератора на заданную частоту. Расширение диапазона управления частотой, возможно только путем снижения мощности светового потока устройства выбора диапазонов, но это вызывает уменьшение количества вариантов выбранных диапазонов. Чтобы согласовано изменить эти два параметра работы управляемого генератора импульсов требуется замена конденсатора RC-цепи.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения генератора за счет повышения точности настройки частоты генерируемых импульсов в выбранном диапазоне и увеличения вариантов выбора диапазонов частот без каких-либо замен элементов в схеме генератора в процессе его работы.

При решении поставленной задачи создается технический результат, заключающийся в том, что в управляемый генератор импульсов, содержащий четыре последовательно соединенных инвертора, конденсатор, включенный между выходом второго и входом первого инверторов, два последовательно соединенных резистора, включенных между выходом третьего и входом первого инверторов, введены две резисторные оптопары, фоторезисторы которых соединены последовательно и включены между выходом четвертого инвертора и точкой соединения двух резисторов, светодиод одной оптопары подключен к цепи выбора диапазона частот, светодиод другой оптопары подключен к цепи управления частотой генерируемых импульсов.

На фиг.1 приведена функциональная схема управляемого генератора импульсов. Изобретение выполнено с применением микросхемы К155ЛА-3 и оптопар АОР124Б. Управляемый генератор импульсов содержит четыре последовательно соединенных инвертора 1 - 4, конденсатор 5, включенный между выходом второго и входом первого инверторов, два последовательно соединенных резистора 6 и 7, вывод резистора 6 подключен к выходу инвертора 3, вывод резистора 7 подключен к входу инвертора 1, две оптопары 8 - 9, фоторезисторы которых соединены последовательно, вывод фоторезистора оптопары 8 подключен к соединенным между собой выводам резисторов 6 и 7, вывод фоторезистора оптопары 9 подключен к выходу инвертора 4. Фоторезистор оптопары 8 засвечивается светодиодом, выводы которого подключены к устройству выбора диапазона частот, фоторезистор оптопары 9 засвечивается светодиодом, выводы которого подключены к устройству управления частотой генерируемых импульсов.

Работа управляемого генератора импульсов происходит следующим образом. Перезаряд конденсатора 5 изменяет потенциал на входе инвертора 1, который при достижении порога срабатывания переключается. Переключение инвертора 1 вызывает смену состояний инверторов 2, 3, 4 и очередной перезаряд конденсатора 5, в результате чего возникает режим генерации. Частоту генерации определяют параметрами RC-цепи, состоящей из конденсатора 5, резисторов 6 и 7 и величиной сопротивления двух последовательно соединенных фоторезисторов оптопар 8 – 9. Выбор рабочего участка диапазона частот производят с помощью оптопары 8. Осуществляют это путем изменения мощности светового потока, излучаемого ее светодиодом, который подключен к устройству выбора диапазона частот. Управление частотой генерируемых импульсов в выбранном диапазоне производится оптопарой 9.

Таким образом, предлагаемый управляемый генератор импульсов позволяет повысить точность настройки на заданную частоту за счет того, что используется весь интервал омического сопротивления фоторезистора от минимального сопротивления при максимальной мощности светового потока до максимального сопротивления при минимальной освещенности, то есть происходит растяжка диапазона.

Изобретение предназначено для использования в импульсной технике, в радиоэлектронных устройствах с регулируемой частотой импульсов, в системах автоматического регулирования, в электромузыкальных инструментах. Технический результат - расширение области применения генератора путем повышения точности настройки частоты генерируемых импульсов в выбранном диапазоне и увеличения вариантов выбора диапазонов частот без каких-либо замен элементов в схеме генератора в процессе его работы. Для этого предлагаемый управляемый генератор импульсов содержит четыре последовательно соединенных инвертора, конденсатор, включенный между выходом второго и входом первого инверторов, два последовательно соединенных резистора, включенных между выходом третьего и входом первого инверторов. При этом введены две резисторные оптопары. Их фоторезисторы соединены между собой последовательно и включены между выходом четвертого инвертора и точкой соединения двух резисторов. Светодиод одной оптопары подключен своими выводами к цепи выбора диапазона частот, выводы светодиода другой оптопары подключены к цепи управления частотой генерируемых импульсов. 1 ил.

Управляемый генератор импульсов, содержащий четыре последовательно соединенных инвертора, конденсатор, включенный между выходом второго и входом первого инверторов, два последовательно соединенных резистора, включенных между выходом третьего и входом первого инверторов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения генератора за счет повышения точности настройки частоты генерируемых импульсов в выбранном диапазоне и увеличения вариантов выбора диапазонов частот, в него введены две резисторные оптопары, фоторезисторы которых соединены последовательно и включены между выходом четвертого инвертора и точкой соединения двух резисторов, светодиод одной оптопары подключен к цепи выбора диапазона частот, светодиод другой оптопары подключен к цепи управления частотой генерируемых импульсов.