Генератор импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K3/23 

11 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления. Известно устройство задержки, являющееся генератором задержанных импульсов, содержащее компаратор, триггер, времязадающую КС-цепь и делитель напряжения til. Недостаток устройства - узкие функциональные возможности, заключаю щиеся в том, что устройство может работать только в звдущем режиме. Наиболее близким к предложенному по техническому решению является генератор импульсов, например одновибратор, содержащий компаратор, времязадающую RC-цепь, делитель напряжения, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, резистор и диод, общие выводы времязадающей цепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам ком паратора, выход которого соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и триггера, прямой выход которого подключен к первым выводам времязадающей RC-цепи и делителя напряжения, инверсный выход подключен к вторым выходам времязадающей RCцепи, делителя напряжения и второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к выходной шине и через соединенные последовательно резистор и диод к общему выводу времязадающей RC-цепи, а второй вход триггера соединен с входной шиной 23. Недостатками этого устройства являются узкие функциональные возможности и невысокое быстродействие, обусловленные тем, что генератор работает только в ждущем режиме и имее конечное время подготовки к повторно му рабоч-ему циклу Цель изобретения-расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем что в генератор импульсов, содержащий компаратор, триггер, времязадающую КС-цепь и делитель напряжения, общие выводы времязадающей КС-цепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам компаратора, вы ход которого соединен с первым входом триггера, прямой выход которого подключен к первому вьюоду времязадающей КС-цепи, а инверсный - к пер1вому выводу делителя напряжения, введены N мажоритарных элементов, N-1 дополнительных конденсаторов, N+1 управляемых ключей, элемент ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с шиной управления, а второй вход - с первыми входами соответственно триггера, N мажоритарных элементов, с информационными входами N управляемых ключей и первьнч входом элемента ИЛИ, второй вход кото-, рого подключен к прямому выходу триггера, входам (N+1)-ro управляемого ключа и вторым входам N мажоритарных элементов, выходы которых соединены с управляющими, входами соответствующих N управляемых ключей, выход первого из них подключен к второму выводу RC-цепи, а выходы остальных через N-1 дополнительных конденсаторов подключены к общему вьшоду времязадающей RC-цепи, при этом выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым выходом триггера, выход (N+1)-ro ключа соединен с вторым вьшодом делителя напряжения, причем третьи входы мажоритарных элементов соединены с соответствующими входными шинами, кроме того, выход элемента ИЛИ подключен к выходной шине. На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора; на фиг.2аж - эпюры напряжений, поясняю1цие его работу. Генератор импульсов содержит компаратор 1, времязадающую RC-цепь 2, состоящую из соединенных последова.тельно конденсатора 3-1 и резистора. 4, дополнительные конденсаторы 3-2: 3-N, триггер 5, делитель 6 напряжения, состоящий из резисторов 7 и 8, элемент 9 ИЛИ-НЕ, шину 10 управления, мажоритарные элементы 11-1 11-N, входные шины 12-1 - 12-N, упР вляемые ключи 13-1 - 13-(N+1), эле- . мент 14 ИЛИ, выходную шину 15. Общие выводы времязадающей RC-цепи 2 и делителя 6 напряжения соединен с входами компаратора 1, выход которого подключен к первым входам триггера 5, мажоритарных элементов .11-1 11-N, элемента 14 ИЛИ,- элемента 9 ИЛИ-НЕ и информационным входам управляемых ключей 13-1-13-N, выходы которых через конденсаторы 3- 1-3-rN соединены с общим выводом времязадающей КС-цепи 2, первый вывод которой подключен к прямому выходу триггера 5, входам управляемого ключа 13(N+1) и вторым входам элемента 14 ИЛИ и мажоритарньк элементов 11-1 - 11-N, выходы которых соединены с управляющими входами управляемых ключей 13-1 - j 13-N, при этом второй вход элемента 9 соединен с шиной 10 управления , а выход - с вторым входом триггера 5, инверсный выход которого подключен к второму вьтоду дели- ю теля 6 напряжения, первый вывод которого соединен с выходом ключа 13(N+1), а выход элемента 14 ИЛИ соединен с выходной шиной 15.

Устройство работает следующим об- 15 разом.

При работе.устройства в ждущем режиме в исходном состоянии на шине 10 управления установлена 1 (фиг.2а), на прямом и инверсном выходах триг- 20 гера 5 - О () и 1 () соответственно, на выходах компаратора 1 и элемента 14 ИЛИ О (U).

Логический ноль устанавливает ключ 13-(N+l) в разомкнутое состояние. 25

На инвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение (фиг. 2г).

. UHS )

Так как на первых и третьих вхо- о дах мажоритарнь1х элементов 11-1-11-N установлены логические нули, то независимо от кодовой комбина1Ц1и, установленной на входных шинах 12-1-12-N, на выходах мажоритарных элементов 1.1-1-1 I-N .установленылогические нули.

Логические нули на управляющих входах ключей 13-1-13-N устанавливают эти ключи в разомкнутое состояние, конденсаторы 3-1-3-N, отключены, ,{, т.е. их начальные напряжения равны 0.

Предположим, что N-2 и на входных шинах 12-1 и установлен двоич-. ный код 10 (фиг. 26, в).

При поступлении отрицательного им-45 пуль-са запуска (логический ноль) на шине 10 управления положительный импульс (логическая единица) с выхода элемента 9 ИЛИ-НЕ устанавливает триггер 5 в состояние, при котором jo на прямом его выходе - 1 (Upp), а на инверсном выЗсоде - О () .

Логическая единица на управляющем входе ключа 13-(N+1) обеспечивает его замыкание и подключение резистора 8 к прямому выходу триггера 5.

Делитель 6 напряжения оказьшается включенным под напряжение

(2)

А1 пр WHB

на инвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение (фиг. 2 г).

,, и„,--Е.и;„ , (3)

где ();

R, Rj - сопротивления резисторов 8 и 7 делителя 6 напряжения .

На выходе мажоритарного элемента 11-1 устанавливается логическая единица, так как на его втором и первом входах установлены 1, поступающие с управляющей шины 12-1 и триггера 5 соответственно. На выходе мажоритар-. ного элемента 11-2 остается логический ноль, так как на его втором и третьем входах -присутствуют О.

Логическая единица на управляющем входе ключа 13-1 обеспечивает замыкание ключа и подключение конденсатора 3-1 к входу компаратора 1, нулевое состояние которого подтверждается напряжением и„.

Логическим нулем на управляющем входе ключ 13-2 удерживается в ; разомкнутом состоянии.

Времязадающая RC-цепв 2 оказывает ся включенной под напряжение

, . 1 . и конденсатор 3-1 начинает заряжаться.

Заряд конденсатора 3-1 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 достигает величины Upj. Напряжение на конденсаторе 3-1 при этом равно

На выходе компаратора 1 устанавивается 1 (и), фиг.2 е), устанавливающая триггер 5 в исходное состояние. На выходе мажоритарного элемента 11-1 1 подтверждается логическими единицами на его втором и третьем входах. Логический ноль на выходе мажоритарного элемента 11-2 подтверждается логическими нулями на его первом и втором входах.

Величина формируемого интервала ремени с момента запуска устройства до момента переключения триггера 5 исходное состояние (импульс формиуется на выходе триггера 5) опредеяется из выражения

f

аи

С01

-сопротивление резистора 4;

R С.

-емкость ковденсатора 3-1.

3-1 Полагая, что 1,--.. (8) выражение (6) мозкно записать в виде . 19) - |-«т С момента переключения компарато ра 1 в единичное состояние на его инвертирующем входе устанавливается напряжение U (фиг. 2 г), так как ключ 13-(N+1) установлен в разомкну тое состояние логическим нулем с вы хода триггера 5. Открытое состояние ключа 13-1 подтве11ждается 1 с выхода мажоритарного элемента 11-1, и времязадаю щая RC-депь 2 оказывается включенно под напряжение . 1 которое по знаку противоположно начальному напряжению на конденсаторе 3-1, и последний начинает перезаряжаться.. При этом на неинвертирующем вход компаратора 1 (фиг. 2 д) возникает положительный скачок напряжения ,°пр подтверждающий единичное состояние компаратора 1. Перезаряд конденсатора 3-1 закан чивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора I достигает величины Uf, . Напряжение на конденсаторе 3-1 при этом равно ,Е,..-и +U С02 Э12 П1 Пр выходе компаратора 1 устанавл вается О (фиг. 2 е) , на выходе мажоритарного элемента 11-1 - также О, так как на его первом и третье входах - логические нули. Логический ноль на выходе мажоритарного г элемента 11-2 подтверждается логическими нулями на трех его входах. Логическими нулями на управляющи входах ключей и эти ключи устанавливаются в разомкнутое состо ние, что обеспечивает отключение ко денсатора 3-1 от выхода компаратора 1, и устройство возвращается в исходное состояниео С учетом условий (7) и (8) выраж ние (12) имеет вид

С02--

(Щ т.е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на конденсаторе 3-1 равно 0. Величина формируемого интервала времени с момента установления триггера 5 в исходное состояние и до момента возвращения устройства в исходное состояние (импульс формируется на выходе компаратора 1) определяется из выражения .gn С учетом условий (7) и (8) выражение (14) имеет вид (1+.h) . Так как элемент 14 ИЛИ производит суммирование длительностей t и t,, то длительность суммарного интервала времени на выходе элемента 14 ИЛИ (фиг. 2 ж) и на выходе мажоритарного элемента 11-1) определяется из выражения,.: а-, При установлении на шинах и 12-2 двоичного кода, например 11, после запуска устройства происходит параллельное подключение конденсаторов 3-1 и 3-2 друг к другу посредством замыкания ключей 13--1 и 13-2. , Поэтому емкость времязадающей цепи определяется суммой емкостей конденсаторов 3-1 и 3-2. Длительность формируемого интервала времени в этом случае определяется из ввд ажения (фиг. 2 е, ж) V«(,.Jftn() . (11) При работе устройства в автоколебательном режиме на шину 10 управления подается О, и работа устройства происходит аналогично работе в ждущем режиме. Отличие -заключается в том, что при возвращении устройства в исходное состояние на выходе элемента 9 ИЛИ-НЕ устанавливается 1 так на его входах установлены О, и происходит повторный запуск устройства, и т.д. При этом каждый

7.

последующий период следования импульсов начинает формироваться при начальном напряжении на конценсаторе 3-1 времязадающей RC-цепи 2, равном нулю.5

Таким образом, после включения напряжения питания величина первого периода и величина последующих периодов следования импульсов равны и равны длительности импульса, формируе- Ю мого на выходе злемента 14 ИЛИ в ждущем режиме, определяемой выражениями (16) и (17).

Таким образом, предложенный генератор импульсов обладает более широ- 15

318

кини функшопальными возможностями, может работать как в ждущем, так и в автоколебательном режиме, что определяется уровнем двоичного управллющего сигнала, при изменении управляющего кода величина формируемого интервала времени изменяется в обоих режимах.

Кроме того, повьшено быстродействие генератора импульсов в результате уменьшения практически до нуля времени восстановления в исходное состояние в ждущем режиме .

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор, триггер, времязадающую RC-цепь и делитель напряжения, общие выводы времязадающей RCцепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, прямой выход которого подключен к первому выводу времязадающей RC-цепи, а инверсный к первому выводу делителя напряжения, отличак1щийся тем, что с цепью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия, в него введены N мажоритарных элементов, N -1 дополнительных конденсаторов,N +1 управляемых ключей, элемент ИЛИ и элемент ИЛИНЕ, nepBisiH входкоторого соединен с шиной управления, -а второй вход с первыми входами соответственно триггера, N мажоритарных элементов, с информационными входами N управляемых ключей и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, входам (N+1)-ro управляемого ключа и вторым входам Н мажоритарных элементов , выходы которых соединены с управлякицими входами соответствующих N управляемых ключей, выход первого, из них подключен к второму вы(Воду времязадающей RС-цепи, а выхо(Л ды остальных через N-1 дополнительных конденсаторов подключены к общему выводу времязадающей RC-цепи, при этом выход элемента ШШ-НЕ соединен с вторым входом триггера, выход (N+1)-ro ключа соединен с вторым выводом делителя напряжения, причем 4 третьи входы мажоритарных элементов О соединены с соответствующими входными шинами,кроме того, выход ёлемента ШШ подключен к выходной шине.

iiniiiiiizixiijijpiin II.11 I I I. I n n

(Риг. 2 П n П