Генератор импульсов Советский патент 1984 года по МПК H03K3/23 

f Изобретение относится к иьтульсной технике и может быть использова но в различных устройствах автомати ки и систем управления. Известен таймер, содержащий компараторы и. триггер 11 . Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности. Наиболее близким техническим решением к изобретению является генер.атор задержанных импульсов, содержащий компаратор, делитель напряжения, времязадающую RC-цепь, основной триггер, выходы которого подключены к выводам RC -цепи, средний вывод которой подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен со средним ыводом делителя напряжения, а выход - с входом установки в ос. новного триггера С2 J. Недостатком известного устройств также являются узкие функциональные возможности, так как устройство может работать только в ждущем режиме . Целью изобретения является рас-, ширение, функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тей, что в генератор импульсов, содержащий компаратор, делитель напряжения, времйзадающую Rt -цепь, основной триггер, выходы которого подключены к выводам RC -цепи, сред ний вывод которой подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен со средним выводо делителя напряжения, а выход - с вх дом установки в О основного триггера, введены дополнитепьньм тригге и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход кото рого соединен с первой шиной управления, второй - с выходом компаратора, а выход - с входом устано ки в Г основного триггера, инверсный выход которого соединен со счетным входом дополнительного триг гера, установочные входы которого соединены соответственно с второй и третьей шинами управления, а выходы с соответствующими выводами делителя напряжения . На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора импульсов; на фиг. 2 - эпюры напряжений при ра боте в ждущем режиме; на фиг. 3 эпюры напряжения в точках схемы при работе в автоколебательном режиме. 01 Устройство содержит компаратор 1, например интегральный компаратор на основе дифференциального усилителя инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены соответственно к выходу делителя 2 напряжения, содержащего резисторы 3 и 4, и к выходу времязадающей RC -цепи 5, содержащей резистор 6 и конденсатор 7 и подключенной между выходами основного .триггера 8, вход усГанов 0ки в U которого соединен с выходом компаратора 1, дополнительный триггер 9 и элемент ИЛИ-НЕ 1.0, первый вход которого соединен с первой шиной 11 управления, второй .- с выходом компаратора 1, а выход - с входом установки в 1 триггера 8, к инверсному выходу которого подключён счетный вход триггера 9, вход установки в 0. триггера 9 соединен с второй шиной 12 управления, вход установки в 1 - с третьей шиной 13 управл ения, выходы триггера 9 соединены через делитель 2 .напряжения . Устройство работает следующим образом. Выбор ждущего или автоколебательного режима работы осуществля,ется путем подачи на щину 11 управления логической 1 или логического О (фиг. 2.CI). Этот сигнал соответственно запрещает или разрешает прохождение на вход установки в О триггера 8 сигнала с выхода компаратора1 в момент его возвращения в исходное состояние, тем сагшм запрещая или разрешая Формирование последующего интервала времени.. Выбор величины формируемого интр вала времени осуществляется путем подачи на шины 12 или 13 управления положительного импульса {логической /М), который устанавливает триггер 9 в нулевое или единичное состояние соответственно (фиг. 26 , В ). При этом на выходе делителя 2 напряжения установится пороговое напряжение Сфиг .21.). V,(1-n.)(,) +V,V (1) если на прямом и инверсномвыходах триггера 9 установлены логический Q (vl) и логическая 1 соответственно, или mCV,-,- Vf,) VO , п2 если на прямом и инверсйом выходах триггера 9 установлены логическая 1 (У1) и логический О (У)В выражениях (1) и (2) R2 -2где R, R2 сопротивления резисто ров 3 и 4 делителя 2. Если управляющий импульс на шине 12 или 13 заканчивается до моьента срабатывания компаратора 1, то в момент срабатывания коьшаратора 1 его выходной сигнал устанавливает триггер 8 в нулевое состояние. Единичный выходной сигнал с инверсного выхода триггера 8 переключает триггер 9 в другое состояние, и на выходе делителя 2 устанавливается дру гое значение порогового напряжения - Vj,2 или V, если ранее был установлено пороговае напряжение Vj,., или соответственно. Если управляющий импульс на шина 12 и 13 не заканчивается до момента срабатывания компаратора 1 то в момент срабатывания компаратора 1 его выходной сигнал также устанавливает триггер 8 в нулевое состояние. Но при этом единичный выходной сигнал с инверсного выхода триг гера 8 не переключает триггер 9 в другое состояние, и пороговое напряжение на выходе делителя 2 не изменяется. Устанавливая пороговое напряже.ние V.i или V началом функхрюнирования устройства и разрешая luiH запреща.я его изменение во время функщсонирования (в момент.срабаты вания компаратора), можно формировать интервалы времени различной . величины. При работе устройства -в ждущем режиме (фиг. 2) в исходном состоя.кии на шине 11 управления установле логическая 1, на шинах 12и 13 управления - логические О. На прямом и инверсном выходах тр гера В установлены логический О (Vjj) и логическая 1 (vj) соответственно ., Времязадающая рс-цепь 5 включена под напряжением E.. -i-v (з конденсатор 7 RC -цепи 5 заряжен до напряжения .j-,, и на неинвер1тирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение V Положительнькй импульс (логическая 1), поступающий с шины 12 или 13 управления, устанавливает триггер 9 в нулевое или единичное состояние, и на выходе делителя 2 напряжения устанавливается пороговое напряжение V или соответственно. Так как напряжение на выходе времязадающей RC -цепи 5 меньше порогового напряжения, на выходе компаратора 1 устанавливается логический О.. Отрицательный импульс (логический 0), поступающий с шИны 11 управления, инвертируется элементом ИПИ-НЕ 10 и устанавливает триггер 8 в единичное состояние. На прямом и инверсном выходах триггера В ус.-г танавливаются логическая 1 (V) и логический О (VfL) соответственно. Времязадающая RC-цепь 5 оказывается включенной под напряжение V - V 11 12 которое по знаку противоположно начальному напряжению VQ на конденсаторе 7, и последний начинает перезаряжаться (фиг. 2д). При этом на неинвертирующ«4 входе компаратора 1 возникает .отрицательный скачок напряжения .. Р- 1 / г - о -Vco + V который подтверждает исходное состояние компаратора 1. Перезаряд кондейсатора 7 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующём входе компаратора 1 достигает порогового напряжения V| ши а на конденсаторе 7 - велиVCOH- п. - 2 (6) V,-fr,, (7) С012 2 12 Tlfu этом на выходе компаратора 1 устанавливается логическая 1, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 подтверждается логический О, триггер 8 возвращается в исходное состояние (фиг. 26). Таким образом, конденсатор 7 пере заряжается от напряжения V до напряжения. Д воздействием напряжения Напряже ние на неинвертирующем входе компаратора 1 при этом изменяется от значения vS до значения V, или Величина интервала времени t от момента запуска устройства (пе реключение триггера 8 в единичное состояние) до момента срабатывани компаратора 1 (переключение тригг 8 в нулевое состояние) определяет ся из выражения R - сопротивление резисторов С - емкость конденсатора 7 (фиг. 2.). При использовании однотипных триггеров 8 и 9, выполненных в од иом. корпусе, мбжно принять, что гО „с „о И 12 21 С учетом вьфаосёний (1)-(4), (6), (Т.; и условий (10) и (11) выражен (8) и (9) соответственно принимают вид -После возвращения триггера 8 исходное состояние времязадающая RC 5 оказывается включенной под напряжением Ед , которое по знаку противоположно напряжений V или конденсаторе 7, и пос нйй начинает перезаряжаться. При этом на неинвертирующем входе кош ратора 1 возникает положительный сОачок напряжения СО П . Э.1 который подтверждает новое (единич ное) состояние компаратора 1. Логическая 1 с инверсного вы да триггера 8 поступает на счетны вход триггера 9, который может; ра ботать в асинхронном или счетном режимах. Если в этот момент на одной из шин 12 или 13 управления установлена логическая 1 (управляниций импульс не закончился), состояние триггера 9 не изменяется, и пороговое напряжение на выходе делителя 2 не изменяется., Если в этот момент на шинах 12 и 13 управления установлены логические О (управляющий имЬульс закончился),пороговое напряжение на выходе делителя 2 изменяется: VpJ2 или изменяется на няется на V Компаратор 1 возвращается в исходное состояние, когда напряжение на его инвертирукнцем входе достигает величины Vp2 или V, f, а на конденсаторе 7 - величины -v - V ччV С021 12 -V - V COZ2 li П1 Таким образом, конденсатор резаряжается от напряжения или ДО напряжения Vco2-t или Vcc22 под воздействием напряжения Ejj. На-, пряжение на неинвертирующем зходе компаратора 1 при этом меняется от величины или vL до величины v|. или V . I «t - - ZZ Величина интервала времени ty, формируемого от момента срабатывания ко шаратора t до мсмента возвращения его в исходное состояние, определяется из вьфажения t RCln Ь1±|ЕЙ± (t8) EjH- -Vcei2 или Э1 VcOf Ч Е Э1 УСО-П С учетом вьфажений (1)-(3), (6), (7), (16), (17) и условий (10) и (11 ыражения (18)42t) соответственно ринимают вид RCln Иа этом рабочий цикл устройства зак чивается, и начинается цикл восстановления исходного состояния. Устройство возвращается в исходкое состояние, когда напряжение на конденсаторе 7 достигает величины Vji-j , а на неинвертирующем входе компаратора 1 - величины V,. Таким образом, в ждущем режиме в течение рабочего цикла устройство одновременно может формировать следуюп ие интервалывремени (фиг. 2е,ж .34 « 22 2« Интервалы времени t , t,.- формируются на выходе триггера 8, а инте валы времени, - на выходе компаратора 1. Указанные интервалы времени можно использовать раздельно или суммируя их с помощью логического элемента ИЛИ (или ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) сле дующим образом: -12 Как видно из выражений (12), (13 (22-25), величина формируемого интервала времени не зависит от изменения напряжения питания и выходных напряжений триггеров 8 и 9, а определяется величинами элементов времязадающей RC -цепи 5 и делителя 2 напряжения. При работе устройства в автоколебательном режиме (фиг. 3) на шин 11 управления установлен логический О (фиг. За ). Величина формируемого периода следования импульсов выбирается с п мощью сигналов на шинах 12 и 13 управления (фиг. 35, б). Если на шинах 12 и 13 управлени установлен логический О, то триг гер 9 работает в счетном режиме: каждалй раз в момент возвращения триггера 8 в исходное (нулевое) со тояние логическая 1 с его йнверс ного выхода поступает на счетный вход ,триггера 9 и переключает его другое состояние. При этом на выхо делителя 2 устанавливается другое пороговое напряжение например если ранее было установлено напряжение Vj. и наоборот. 1 Если на шине 12(13) управления установлена логическая 1, триггер 9 переходит в асинхронный режим работы, т.е. в указанньй момент времени не переключается, и на выходе делителя 2 пороговое напряжение V (V) не изменяется (фиг. Зг). Предположим, что до перехода устройства в автоколебательный режим на шине 11 управления установлена логическая 1, на шинах 12 и 13 логический О, триггер 8 и триггер 9 установлены в нулевое состояние. На выходе делителя 2 установлено пороговое напряжение Vp, которое больше чем напряжение выходе рс-цепи .5, и компаратор i установлен в нулевое состояние. Тогда в момент прихода логиЧеского О с шины 11 управления на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 устанавливается логическая 1, триггер 8 переключается в единичное состояние, и начинается формирование интервала времени t i, (фиг .33). Формирование интервала времени t заканчивается в момент переключения, конпара тора 1 в единичное состояние. При этом триггер 8 переключается в нулевое состояние, а триггер 9 в единичное. На выходе делителя 2 устанавливается пороговое напряжеИ начинается формирование интервала времени 12) Формирование интервала времени t. заканчивается в момент переключения компаратора 1 в исходное (нулевое) состояние. Далее,-в отличие от ждущего режима работы, в момент возвращения ком паратор 1 в исходное состояние начинается не процесс восстановления исходного состояния устройства, а происходит повторный его лргической 1, поступающей на установочный вход триггера 8 с выхода элeмekтa Ш1И-НЕ 10. Времязадаю1цая Re -цепь 5 оказывается включенной под напряжение Е , которое по знаку противоположно напряжению конденсаторе 7, и последний-начинает перезаряжаться. При этом на неинвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряжения (фиг. ) Vl (-VcoZi V,,), (26) ;который подтверждает нулевое Состояние компаратора 1. 9 Перезаряд конденсатора 7 заканчивается, когда напряжение на неинвертирукщем входе компаратора 1 д тигает напряжения V на конден саторе 7 - величины VQ;.При этом на выходе компаратора 1 устанавливается логическая 1, которая переключает триггер 8 в )|улевое состояние. Логическая 1 с инверс ного выхода триггера 8 поступает н счетный вход триггера 9 и переключает его внулевое состояние. На выходе делителя 2 устанавливается пороговое напряжение V(,. Т:аким образен, конденсатор 7 пе резаряжается от напряжения до нат1ряжемкя воздействием напряжения Б 92 На1п1 яжение на нсин вертнрующем вход« koMnapSLTopa 1 при этом изменяется от величины V до величины Vp2, Величина формируемог о интервала времени определяется из вьфажения

ЕС1„|11± еШ. (27)

-31

Е - V 92 Х012

С учтетом выражений (2), (4), 7), (17) и условий (10), (11) выражение (27) принимает вид

2-т

(28)

RCln

31

1-чп

В момент возвращения триггера 8 в нулевое состояние на неинвертирующём входе kOMnapaTofia 1 возникает положительный скачок напряжения V22 котор 1й подтверждает новое (единичное) его состояние.

После возвращения триггера 8 в нулевое состояние времйзадакщая RC-цепь 5 оказывается включенной ЙОД на:пряжеиие Е , которое по знаку противоположно напряжению YcoizHa конденсаторе 7, и последний начинает перезаряжаться.

Перезаряд конденсатора 7 ёакан читается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора досзначения V,

тигает

а на конденсато

П1 При этом на ре 7 величины V. С022

выходе компаратора t устанавливается логический О, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 - логическая 1, устанавливающая триггер 8 в единичное состояние. Состояние триггера 9 при этом не меняется. и на выходе делителя 2 остается пороговое напряжение V (фиг. 3 е ).

Aocttiraet значения У.

а на конП1

5 денсаторе 7 - величины Дрн на выходе компаратора 1 уетанав ливдется логическая 1, на выходе злемента ИПЙ-НЕ 10 логический О, триггер 8 возвращается в нулевое состояние, а триггер 9 в еданичное (фиг. 3S ). На выходе делителя 2 устанавливается пороговое

напряжение Vn2

образом, конденсатор 7 перезаряжается от напряжения до напряжения , воздействием напряжения Напряжение на Неинверт|фуюцем йхбде компаратора 1 при

этом изменяется о;г величины до

12,

значения V.

Величина формируемого интервала времени определяется из выражения

t -RCln| i-±4 22i (30) Э2 - V

С учетом выражений (1), (4), (6), (16) и условий (10), (11) выражение (30) принимает вид

1 m

(31)

RCln m

Далее процессы повторяются, и период следования импульсов, например на выходе триггера 9, определяется из выражения

bi 42 S2 2RCln(b«.i-E) (32) I 10 Таким образом, конденсатор 7 перезаряжается от напряжения V, напряжения под воздействием напряжения Ej за время 12, В момент возвращения триггера 8 в единичное состояние на неинвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряжения (-V 4V® ) который подтверждает новое (нулевое) состояние компаратора 1. После возвращения триггера 8 в единичное состояние времязадающая РС-цепь S оказывается включенной под напряжение Е , которое по знаку противоположно напряжению Vi.. на конденсаторе 7, и последний начинает перезаряжаться (фиг. 34k). Перезаряд конденсатора 7 закйнчивается, когда напряжение на иеинвертйрукщен входе компаратора 1

Если на шине 12 установлена логическая 1, на шинах 11 и 13 - логический О, триггер 9 переходит в асинхронный режим работы и устанавливается в нулевое состояние. На выходе делителя 2 устанйвливается пороговое напряжение V, которо не изменяется, пока на шине 12 установлена логическая 1.

Период следования импульсов устройства Т2 состоит из двух интервалов времени 2 23 которые формируются так же, как и в предыДУ1ЦИХ случаях.

Таким образом, период следования импульсов Т- на выходе компаратора

I

1 триггера

определяется из выраженин

)- (33)

Если на шине 13 установлена логическая 1, а на йгинах 11 и 12 логические О, триггер 9 переходит в асинхроннь1й режим работы и устанавливается в единичное состояние. На выходе делителя 2 -устанавливается пороговое напряжение V которое не изменяется, пока а шине 13 установлена логическая 1.

Период следования импульсов устройства Tj состоит, из других двух

интервалов времени tj. и .,4 которые формируются так же, как и в предыдущих случаях.

Таким образом, период следования импульсов Tj Hi выходе компаратора 1 или триггера 8 определяется из выражения

31.4 т5Лг з

V

Величина следования импульсов 1 2 3 практически не зависит от напряжения питания и выходных напряжений, триггеров 8 и 9, а определяется величинами элементов времязадакицей RC-цепи 5 и делители 2 напряжение.

. При подаче на шину 11 управления логической 1 происходит остановка генератора, и устройство возвращается в ждущий режим.

Таким образом, в предлагаемом генераторе импульсов .путем введения дополнительных триггера и элемента ИЛИ-НЕ и организации дополнительных связей получена возможносттработы как в ждущем, так в непрерывном режимах при электронном выборе режима работы и длительности генерируемых импульсов, т.е. достигнуть расширение функциональных возможностей.

геНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор, делитель напряжения, времязадающую RC-цепь, основной триггер, выходы которого подключены к выводам RC-цепи, средний вывод которой подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, а выход - с входом установки в О основного триггера, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительный триггер и элемент , ШШ-НЕ. первый вход которого соедйне1Г с первой шиной управления, второй - с выходом компаратора а выход - с входом установки 1 основного триггера, инверсный выход которого соединен со счетньм входом дополнительного триггера, установочi ные входы которого соединены соответственно с второй и третьей шинами управления,а выходы - с соответствукицими выводами делителя напряжения . оо 00

Фиг.2

в

.t