Импульсный генератор Советский патент 1984 года по МПК H03K3/286 

Изобретение относится к импульсно ,технике и может использоваться для формирования высокостабильных интервалов времени в аппаратуре автоматик телемеханики и ычислительной техИзвестны управляемые генераторы импульсов, содержащие компаратор напряжений, например, на основе дифференциального усилителя, входа которого подключены к выходам емкостной времязадающей цепи и делителя напряжения С 3« Недостатком таких устройств является низкая точность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульсный генератор, содержащий компаратор напряжений, неинвертирующий и инвертирующий входы которого соответственно подключены к выходам времязадающей RC-цепи и делителя напряжения, выход - ко входу первого из двух последовательно соединенных логических элементов НЕ, между выходами которых подключена времязадакщая цепь конденсатором к выходу последне го, последовательно соединенные логический злемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третий логический элемент НЕ, между выходами которьк подключен делитель напряжения, причем один из входов ло гического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу первого логического элемента НЕ, другой вход - к шине управления С2 3. Недостатком таких устройств является невысокая точность, что обусловлено различной величиной первого и последующих периодов следования ии пульсов. Это вызвано различной величиной начального напряжения на времяза даюцем конценсаторе в момент включения напряжения питания и в момент окончания формирования первого и последующих периодов Целью изобретения является повышение стабильности периода следовани импульсов путем устранения процесса установления величины периода следования импульсов после включения напряжения питания. Указанная цель достигается тем, что в импульсньй генератор, содержащий компаратор напряжений, входы которого подключены соответственно к выкоду времязадающей RC-цепи и делителя напряжения, два последовательно соединенньлх логических элемента НЕ, вход первого из которьгх соединен с выходом компаратора, введены два логических элемента ИЛИ-НЕ, первые входы которых объединены и подключены к выходу второго логического элемента НЕ, второй вход первого логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с шиной управления, а выход - с вторым входом второго логического элемента ИШ-НЕ, делитель напряжения включен между выходами логических элементов . ИЛИ-НЕ, времязадающая RC-цепь - между выходами логических элементов НЕ, причем конденсатором - к выходу первого из них. На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - его эпюры напряжений. Импульсный генератор содержит компаратор 1 напряжений, инвертирующий вход которого подключен к выходу времязадающей RC-цепи 2, состоящий из резистора 3 и конденсатора 4, а неинвертирующий вход - к выходу делителя напряжения 5, состоящего, например, из резистора 6 и 7, njM этом вход первого логического элемента НЕ 8подключен к выходу компаратора 1, а выход - ко входу второго логического элемента НЕ 9, причем одни входы первого и второго логических элементов ИЛИ-НЕ 10 и 11 объединены и подключены к выходу второго логического элемента НЕ 9, а второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ 10 соединен с шиной управления 12, а выход - с другим входом второго логического элемента ИЖ-НЕ 11. Делитель напряжения 5 подключен между выходами логических элементов ИЛИ-НЕ 10 и 11. Времязадающая цепь 2 подключена между выходами логических элементов НЕ 8 и 9, причем конденсатором - к выходу лся ического элемента НЕ 8. Конденсатор 13 повышает помехоустойчивость устройства и подключается при наличии помех. .Импульсный генератор работает следунщим образом. Предположим, что после включения напряжения питания на управляющей шине 12 установлен логический О, Если на выходе компаратора 1 установится логическая 1, на выходах логических элементов 8, 10, 11 устанавливаются логические О (U, U°, U) , на выходе логического элемента 9- логическая 1 (Ug). Делитель напряжения 5 оказывается включенным под напряжение - (о- и,,) И на неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение Ур,(.;(1-т)V ) где m Rj/(R , +Rj), R,Rj - сопротивления резисторов 6 и 7 делителя напряжения 5. Времязадающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение (uj-up. и на инвертирующем входе компаратора 1 появляется напряжение Ug (фиг. 2) Если напряжение uf больше нацряжеНИН Uj,, то на выходе компаратора 1 сразу же устанавливается логический О. Если напряжение Ug меньше напряженин и„,, то компаратор 1 устанавливается в О с задержкой, определяемой временем заряда конденсатора 4 до напряжения ( Ug)0 под воздей вием напряжения Н. С указанной пре небрегаемо малой задержкой начинается и формирование выходного импульса При этом на выходах логических элементов 8, 10 устанавливается лог гическая 1 (Ug, U{,.), на вьосодах ло гических элементов 9, 11 - логические О (и|, и). Делитель напряжения 5 оказывается включенным под напряжение Г Ко-иРа на неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение П2- ( Ч2)Времязадающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение if Ч - S) и конденсатор 4 начинс1ет заряжаться При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникает положительный скачок напряжения и;, (Е,2+ up , (7) который подтверждает нулевое состояние компаратора 1 (фиг. 2). Заряд конденсатора 4 заканчивается, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигает величины Напряжение на конденсаторе 4 в этот момент равно Е,,,- и,. УР На выходе компаратора 1 устанавливается логическая , на выходах логических элементов 8, 10, 11 логические О, на выходе логического элемента 9 - логическая 1 (фиг. 2). Величина формируемого интервала времени определяется по выражению 1- - РГ1 п , ° Е, -и„ 912 СО-м где R - сопротивление резистора 3; С - емкость конденсатора 4. С момента переключения компаратора 1 в единичное состояние делитель напряжения 5 оказывается включенньм под напряжение Е, и на неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение U. Времязадающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение -Е, которое противоположно по знаку начальному напряжению конденсаторе 4, и последний начинает перезаряжаться. При:этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряжения (-U + и°) С011 б который подтверждает единичное состояние конденсатора 1. Перезаряд конденсатора 4 заканчивается , когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигает величины Ц,,. Напряжение на конденсаторе 4 в этот момент равно М:оп .-,- UB)- (11) На выходе компаратора 1 устанавливается логический О, на выходах элементов 8 и 10 - логические 1, на выходах логических элементов 9 и 11 - логическое О (фиг. 2). Таким образом, конденсатор 4 перезаряжается от напряжения U под воздействием напряжения Ед до напряжения Ucoir Величина формируемого интервала времени определяется из выражения t, - RCln E,,- Uco..,2) %ir fcois Известно, что монолитньм компонентам внутренне присуще близкое расположение приборов и согласованность их характеристик. Тогда можно принять, что и; .-и; -и;„.и;,, С учетом выражений (1) - (6), (8 (11)из условий (13), (14) вьфажени (12)примет вид RC In (2-m) С момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние делитель напряжения 5 оказывается включенным под напряжение Е, и a неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение Времязадающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение Е..и конденсатор 4 начинает заряжаться. На инвертирующем входе компарато 1 возникает положительный скачок напряжения ), (16 13 (Е,/ со./ 5 который подтверждает нулевое состоя ние компаратора 1 (фиг. 2). Перезаряд конденсатора 4 заканчи Бается, когда напряжение на инверти Ахцем входе компаратора 1 достигает величины . Напряжение на конденса торе 4 при этом равно U.,,. Таким образом, конденсатор 4 заряжается от напряжения напряжения воздействием напряжения . Величина формируемого интервала времени определяется по вьфажению Ejj;- UcO-fZ J-fl toil с учетом выражений (1) и (2), (4 (6), (9), (11) и условий (13), (14) выражения (9) и (17) примут вид :, RC 1п m Далее процессы повторяются, и пе риод следования импульсов определяе ся по выражению TO - ,- t,+t, RC In- .( Если же после включения напряжения питания на выходе компаратора 1 устанавливается логический О, то времязадающая цепь 2 при этом оказывается включенной под напряжение Е, и на инвертирующем входе компаратора Iвозникает положительный скачок напряжения и,,, подтверждающий нулевое состояние компаратора 1, Далее начинается формирочание интервалов времени аналогично описанному. Напряжение U;j U, при выполнении условий (13), (14) и как следует из выражения дпя периода То(19) в предлагаемом устройстве при логическом О на шине управления устранен процесс установления величины периода следования импульсов после включения напряжения питания - дервый и последующий периоды следования импульсов одинаковы. Предположим, что после включения напряжения питания на управляющей шине 12 установлена логическая 1. Как и в рассмотренном случае, компаратор 1 всегда устанавливается при этом в нулевое состояние. На выходах логических элементов 9 и 10 устанавливаются логические О (U°, U) на выходах логических элементов 8 и II-логические 1 (Ua, U). Делитель напряжения 5 оказьшается включенным под напряжение (; - и на неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение Чз - Вр,емя задающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение Ед, и конденсатор 4 начнет заряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникает положительный скачок напряжения U, который подтверждает нулевое состояние компаратора 1. Заряд конденсатора 4 заканчивается, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигает величины . Напряжение на конденсаторе 4 в этот момент равно + U5). V э«- На вькоде компаратора 1 устанавливается логическая 1, на выходах логических элементов 8 и 11 - логические О, на выходе логического элемента 9 - логическая 1 (фиг.2), Нулевое состояние логического элемента 10 не изменяется, так как подтверждается логической 1 с шины управления 12. Величина формируемого интервала времени определяется по выражению Еэа - О эта сои Выражение (23) с учетом выражений (6), (20-22) и УСЛОВИЙ (13), (U) примет вид t, RC In С момента переключения компаратор 1 в единичное состояние делитель напряжения 5 оказывается включенным под напряжение Е,и на неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение Времязадающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение Е которо противоположно по знаку начальному напряжению U на конденсаторе 4, и последний начинает перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряже ния () которьй подтверждает единичное состо яйие компаратора 1. Перезаряд конденсатора 4 заканчивается, когда-- напряжение на инвертир ющем входе компаратора 1 достигает величины Uj. Напряжение на конденсаторе 4 в этот момент равно На выходе компаратора 1 устанавливается логический О, на выходах элементов 8 и 11 - логические 1, на выхо дах логических элементов 9 и 10 логические О. Таким образом, конденсатор 4 пере заряжается от напряжения U „до напря жения Ц.д.,2под воздействием напряжения Е,, . Величина формируемого интервала времени определяется по выражению Ucoit cott 11 (23 48 С учетом выражений (1)-(3), (6), (11), (20)-(22) и условий (13) и (14) вьфажение (26) примет вид t RC Ind+m). (27) С момента переключения компаратора 1 делитель напряжения 5 оказывается включеннь под напряжением Е, и на неинвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение и„у Времязадающая цепь 2 оказывается включенной под напряжение Е .,и конденсатор 4 начинает заряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникает положительный окачок напряжения 1} , которьй подтверждает нулевое состояние компаратора 1. Заряд конденсатора 4 заканчивается, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1. достигает вел.ичнны U,. Напряжение на конденсаторе 4 в этот момент равно Uro«i На выходе компаратора 1 устанавливается логическая 1, на выходах логических элементов 8, 10, 11 - логические О, на выходе логического элемента 9 - логическая 1 (фиг.2). Таким образом, конденсатор 4 заряжается от напряжения Ц.до напряжения воздействием напряжения Е,„. Величина формируемого интервала времени определяется по выражению tj RC In . (28) Э12 COfi с учетом цьфажений (1) и (2), (6), (11), (20)-(22) и условий (13) и (14) выражение (28) примет вид 5 - J (29) Далее процессы повторяются, и как видно из вьфажений (24), (27), (29), период следования импульсов определяется по выражению RC In-j .(30) Как следует из выражения для периода Т, (30), в предлагаемом устройстве при логической .1 на шине управ- , ления устранен процесс установления периода следования импульсов после включения напряжения питания - первый и последующие периоды следований импульсов одинаковы.

,

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий компаратор напряжений, входы которого подключены соответственно к выходу времязадающей RC-цепи и делителя напряжения, два последовательно соединенных логических элемента НЕ, вход первого из которых соединен с выходом компаратора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения стабильности периода с.ледования импульсов, в него введены два логических элемента Ш1П-НЕ, первые входы которых объединены и подключены к выходу второго логического элемента НЕ, второй вход первого логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с шиной управления, а выход - с вторым входом второго логического элемента ИЛИ-НЕ, при этом делитель напряжения включен между выходами логических элементов ИПИ-НЕ, а времязадающая RC-цепь - между выходами логических элементов НЕ, причем конденсатором - б к выходу первого из них. фиг. 1