Одновибратор Советский патент 1985 года по МПК H03K3/284 

Изобретение относится к импульсно технике и может использоваться для формирования интервалов времени в аппаратуре автоматики, телемеханики и вычислительной техники. Известен формирователь импульсов с цифровым управлением величиной длительности выходного импульса, содержащий времязадающий конденсатор коммутирующий элемент и логические .элементы. Принцип формирования выход ного импульса основан на заряде времязадающего конденсатора входным вытекающим током логического элемента до напряжения, переключающего этот логический элемент. При этом величина зарядного тока и, следовательно, величина длительности выходного импульса определяются кодом на шинах управления l. Недостатками устройства являются конкретное, хотя и небольшое, время восстановления, а также невысокая стабильность длительности выхо ного импульса. Последнее связано с отсутствием мостового принципа форми рования интервала времени. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является одно вибратор, содержащий в одноканальном варианте компаратор напряжений, вход которого соединены с выходами времязадающей RC-цепи и резистивного делителя напряжения соответственно. а выход - с первым входом логическог элемента И-НЕ, первый триггер, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ, свободньй выводом времязаданяцего резистора .и вторым вьюодом резистивного делителя напряжения, а его S и R-входы-- с шиной запуска и выходом компаратора напряжений соответственно. Логический элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым выводом резистивного делителя напряжения и свободным вьшодом времязадакяцего конденсатора, а входы - с шиной управления и свободным выводом времязадающего резистора соответственно, второй триггер, S и R-входы которого соединены с шиной Запуска и выходом логического элемента И-НЕ соответственно 2J. Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности. Так как цифровое управление длительностью выходного импуль са обеспечивается лишь одноразрядньм кодом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения цифрового управления многоразрядным кодом длительностью выходного импульса. Поставленная цель достигается тем, что в одновибратор, содержащий компаратор напряжений, входы которого соединены с выходами времязадающей КС-цепи и резистивного делителя напряжения, а выход - с первым входом первого логического элемента И-НЕ, триггер и первый логический элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым выводом резистивного делителя напряжения, а входы - с первой шиной управления и вьшодом резистора времязадающей RC -цепи соответственно, введены второй и третий логические элементы ИЛИ-НЕ, выход второго логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с объединенными вторыми входами первого и третьего логических элементов ИЛИ-НЕ, его входы - с инверсным выходом и С-входом триггера соответственно, выход третьего логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым выводом резистивного делителя напряжения, а его первый вход - с выходом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй.логический элемент И-НЕ, выход которого соединен с С-Входом триггера, а входы - с выходом первого логического элемента И-НЕ и шиной запуска соответственно, и многоканальный коммутатор, выход которого соединен с выходом второго логического элемента И-НЕ, первый информационный вход - с вьшодом времязадающего конденсатора, последующие информационные входы через дополнительные времязадающие конденсаторы с выходом времязадающей RC-цепи, .первый вход управления - с прямым выходом триггера и вторым входом первого элемента И-НЕ, а последующие - с дополнительными шинами управления. Многоканальный коммутатор соп-еожит N логических элементов И-НЕ, первые входы которых объединены и являются первым входом управления, а вторые - последующим входами управления соответственно, и N ключей, входы управления которых соединены соответственно с.выходами N логических элементов И-НЕ, информационные входы N ключей образуют выход, а в.ыходы - информационные входы многоканального коммутатора соответствен но. На чертеже приведена схема предлагаемого одновибратора. Одновибратор содержит компаратор напряжений, неинвертирующий вход которого подключен к выходу времязадающей RC-цепи 2, содержащей конденсаторы 3-1 - 3-N и резистор 4, инвертирующий вход компаратора 1 подключен к выходу резистивного делителя 5 напряжения, содержащего резисторы 6 и 7, первый и второй логические элементы И-НЕ 8 и 9, первый вход первого из которых соединен с выходом компаратора 1, а входы второго соответственно соединены с шиной 10 запуска и выходом первого логического элемента И-НЕ 8 триггер I1, С-вход которого соедине с выходом логического элемента И-НЕ а Q-выход - с вторым входом логического элемента И-НЕ 8, первый, второй и третий логические элементы ИЛИ-НЕ 12 - 14, входы второго из которых соединены с Q-выходом и С-входом триггера I1, его выход - с объединенными вторыми входами перво и третьего логических элементов ИЛИ-НЕ 12 и 14 и свободным выводом резистора 4, выход первого элемента ИЛИ-НЕ 12 непосредственно соединен с первым входом и через резистивный делитель 5 напряжения с выходом третьего логического элемента ИПИ-НЕ 14, шины 15-1 - 15(N+1) управления, первая из которых соеди нена с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 12, а последующие с соответствующими входами управления многоканального коммутатора 16, первый.вход управления соединен с (-выходом триггера 11, выход - с выходом логического элемента И-НЕ 9, а информационные входы - со свободными вьшодами времязаданщих конденсаторов 3-1 - 3-N, Многоканальный компаратор содержит N логических элементов И-НЕ 1717-N и N ключей 18-1 - 18-N, соединенных ак, что входы ключей являются информацйонньми входами коммутатора, их информационные входы выходом коммутатора, а входы управления соединены с.выходами логических элементов И-НЕ 17-1 - 17-N, первые входы которых являются первы в(ходом управления коммутатора, а вторые выходы - последующими входами управления. Одновибратор работает следующим образом. В исходном состоянии на шине IО запуска установлена логическая 1, на прямом и инверсном выходе триггера 1 1 - логический О и логическая 1 соответственно, на выходе логического элемента И-НЕ 8 - логическая , на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 13 - логический О, на выходе логического элемента И-НЕ 9 - логический О. Многоканальный коммутатор 16 открыт за счет подачи напряжения логического О на его первый вход управления с триггера 1I и независимо от информационного сигнала на шинах 15-2 - 15-(N+1) управления обеспечивает подключение конденсаторов 3-1 - 3-N к выходу логического элемента И-НЕ 9. Времязадакщая цепь 2 разряжена, I со-ОПредположим, что и на шинах 15-2 и 15-3 управления установлен информационный сигнал 01. Если на шине 15-1 управления установлен логический О, то на выходах логических элементов ИЛИ-НЕ 12 и 14 устанавливаются логическая 1 и логический О. При этом на выходе делителя 5 напряжения устанавливается напряжение U.mCu-u), где .(/() - сопротивления резисторов 6 и 7 делителя 5. Если на шине 15-1 управления установлена логическая 1, то на выходах логических элементов ИЛИ-НЕ устанавливаются логический .О и логическая i соответственно., На выходе делителя 5 напряжения устанавливается напряжение Un2 (-) (u-t°). Так.как напряжение на выходе времяэадающей RC-цепи 2 меньше порогового напряжения на выходе делитея 5, на выходе компаратора 1 станавливается логический О. Отрицательный импульс ( логичесий О) ,. поступающий на шину 10 запуска, инвертируется элементом -НЕ 9 и положительным фронтом усанавливает триггер 1 в единичное остояние - логический О на инверсом выходе и логическая 1 на пряMOM выходе, устанавливающая логический О на выходе логического эл мента И-ЦЕ 17-2, так как на шине 15 управления - логическая Логиг еская 1 на выходе логического элемента Й-НЕ I7-1 подтверждается логическим О на шине 15-2 управления. Логический О на управляющем входе ключа 18-2 устанавливает его в разомкнутое состояние, т.е. отключает конденсатор 3-2 от выхода логического элемента И-НЕ 9. Логическая 1 на управляющем входе ключа 18-1 подтверзкдает его замкнутое состояние. Таким образом, емкость конденсатора времязадакяцей цепи 2 определяется значением инфор мационного сигнала на шинах 15-2 и 15-3 , и равна емкости конденсато ра 3-1. Положительный импульс с вьпсода лр птаеского элемента И-НЕ 9 подтвержд ет нулевое состояние логического элемента ИЛИ-НЕ 13 и одноврем енно через замкнутый ключ 18-J и времязадающий конденсатор 3-1 поступает на инвертирующий вхоД компаратора 1, устанавливая его в единичное состояние. На выходе логического эл мента И-НЕ 8 устанавливается логиче О, подтверядающий логическую 1 на ВЫходе логического элемента И-НЕ 9. Таким образом, времязадающая цеп 2 оказывается включенной под напряжение , Е-и-и, под воздействием которого ковденсат 3-1 начинает заряжаться. Заряд конденсатЬ)а заканчивается когда напряркение на неинвертирующем входе компаратора достигает величины Un (или и„ ) при логи.. tt л f т ческой 1 на шине 15-1, а на конде саторе 3-1 - величины Uj-p с E-U ил ..«м. о 1 ...А ТТ лЛ f71 « Uco,ilE-U.. При этом на выходе компаратора устанавливается логический О ,на выходах логических элементов И-НЕ 8 и ИЛИ-НЕ 13 - логические 1, на выходе логического элемента И-НЕ 9 логический 0. Таким образом, конденсатор 3-1 заряжается от напряжения . до напряжения Uco,). Величина формируемого интервала времени t с момента запуска устро 86 ства (переключения триггера 11 в единичное состояние) и до момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние определяется из выражения Сз.,2п ; TIС момента возвращения компаратора i в нулевое состояние логическая 1 с,.вы хода логического элемента ИЛИ-НЕ 13 устанавливает логические О на вьпсодах огических элементов ИЛИ-НЕ 13 и 1 На инвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение . . . . , : ВремязаДающая цепь 2 оказьшается включенной под напряжение , . которое по знаку противоположно остаточному напряжению исо;(или на конденсаторе 3-1. Последний начинает перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряжения, поДтверждагадий нулевое состояние компаратора Г. Перезаряд конденсатора 3-1 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 достигает величины U, . Напряжение на конденсаторе 3-1 при этом равно Uco -О. На выходе компаратора I возникает положительный перепад (логическая 1), который поступает через логические элементы И-НЕ 8 и 9 на счетный вход триггера 11 и устанавливает его в нулевое исход1 ое состояние. Формирование выходного импульса завершается. Таким образом, конденсатор 3-1 перезаряжается от напряжения Uj (или ) до напряжения U. . ч . Величина формируемого интервала времени t с момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние и до момента возвращения триггера 11 в исходное нулевое состояние определяется из выражения t2i R.C3,iln (2-m); t22 (H-m). С момента возвращения триггера 11 в исходное (нулевое) состояние логическая 1 с его-инверсного выхода устанавливает логический О на выходе логического элемента ИЛИ-НЁ 13, 7 ja логический О с прямого выхода открывает все каналы многоканально коммутатора 16, подключая конденса ;ры 3-1 и 3-2 к выходу логического элемента И-НЕ 9. На инвертирующем входе комнарато ра 1 устанавливается пороговое напр ение и п, ( или U щ) и компаратор.I возвращается в нулевое состояние. Устройство возвращается в исходн состояние. Поскольку Uc((, т.е. напряжения на коьщенсаторах 3-1 и 3в исходном состоянии устройства и в момент возвращения его в исходное состояние равны нулю, в устройстве отсутствует.процесс восстановления iисходного состояния. Длительность выходного импульса t,1 --41 3-1 ,.,,C,.,-In При установлении на шинах 15-2 15-3 информационного сигнала после запуска устройства происходит откл чение конденсатора 3-1, и емкость времязадаюп ей цепи 2 определяется емкостью конденсатора 3-2. Длительность формируемых интерв лов времеш на выходе триггера 11 определяется из выражения 2-т То,о.С,.2 1л -mили T,, . При установлении на шинах 15-2 15-3 управления информационного си 288 нала 00 после запуска устройства происходит параллельное подключение конденсаторов 3-1 и 3-2 одного к другому посредством замкнутых ключей 18-1 и 18-2, и емкость времязадакщей цепи 2 .определяется суммой емкостей конденсаторов 3-1 и 3-2. Длительность формируемого интервала в этом случае определяется из выражения (c,:.,) (C,..-.C,,pIn 1 Таким образом, изобретение позволяет в зависимости от величины информационного кода на шинах управления осуществлять цифровое уЬравление ;члительностью выходного импульса. 1 Кроме того, предлагаемый одновибратор так же, как известный, облада-. ет нулевым временем восстановления. . По сравнению с базовым объектом интегральным таймером серии 555 - . предлагаемое устройство характеризуется широкими функциональными возможностями: обеспечена возможность электронного управления величиной формируемого интервала времени в широком диапазоне интервалов Времени, значительно уменьшено время восстановления исходного состояния устройства. Предлагаемое устройство хорошо реализуется на современных интегральных схемах, например 564, 521, 133.

1. ОДНОВИБРАТОР, содержащий . компаратор напряжений, входы которого ;соедйнелы с выходами времязадающей RC-цепи и резистивного делителя наi пряжения, а выход - с первым входом первого логического элемента И-НЕ, ;триггер и первый логический элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым вьшодом резистивного делите:ля напряжения, а входы - с первой шиной управления и вьтодом резистора времязадакщей RC-депи соответственно, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ;ных возможностей путем обеспечения цифрового управления многоразрядным кодом длительностью выходного импупьса, в него введены второй и третий логические элементы ИЛИ-НЕ, выход ;второго логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с объединенными вторыми входами первого и третьего логических элементов ИЛИ-НЕ, его входы с инверсным выходом и С-входом триггера соответственно, выход третьего логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым выводом резистивного делителя напряжения, а его первый вход - с выходом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, второй логический элемент И-НЕ, выход которого соединен с , С-входом триггера, а входы - с выходом первого логического элемента И-НЕ и шиной запуска соответственно, и многоканальный коммутатор, выход которого соединен с выходом второго логического элемента И-НЕ, первый информационный вход - с выводом вре- . /мязаданяцего конденсатора, последующие информационные входы через дополнительные времязадающие конденсаторы -g с выходом времязадающей RC-цепи, (Л первый вход управления - с прямым :выходом триггера и вторым входом пер С. вого элемента И-НЕ, а последующие с дополнительными шинами управления, -з 2. Одновибратор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что многоканалЬ| ный коммутатор содержит .N логических 00 00 iэлементов И-НЕ, первые входы которых объединены и являются первым входом CD управления, а вторые - последующими to входами управления соответственно, и оо Н ключей, входы управления которых соединены соответственно с выходами N логических элементов И-НЕ, информационные входы N ключей образуют . выход, а выходы - информационные входы многоканального коммутатора соответственно.