Генератор импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K3/23 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для формирования высокостабильных интервалов времени в аппаратуре автоматики, телемеханики и измерительной техники. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей соответственно путем исключения процесса восстановления исходного состояния в ждушем режиме и процесса установления величины периода следования импульсов в автоколебательном режиме и за счет обеспечения постоянства коэффициента кратности дискретно изменяемых величин интервалов времени, равного двум, при перестройке велИчины формируемого интервала времени за счет изменения коэффициента деления резистивного делителя напряжения. На фиг. 1 изображена электрическая схема генератора импульсов; на фиг. 2 - эпюры напряжений. Генератор импульсов содержит компаратор напряжений 1, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соответственно подключены к выходу времязадающей КС-це пи 2, содержащей резистор 3 и конденсатор 4, и к выходу делителя напряжения 5, содержащего, например, резисторы 6 и 7. Один вывод делителя напряжения 5 резистор 6, соединен с прямым выходом первого триггера 8, установочный вход которого соединен с первой шиной управления 9. Установочный вход второго триггера 10 соединен с второй щиной 11 управления. Вход логического элемента НЕ 12 соединен с выходом компаратора 1, а выход - с одними входами логических элементов ИЛИ-НЕ 13 и 14 и со счетным входом первого триггера о, инверсный выход которого подключен к другому входу основного логического элемента ИЛИ-НЕ 13, выход которого соединен со счетным входом второго триггера 10, к инверсному выходу которого подключен другой вход дополнительного логического элемента ИЛИ-НЕ 14, выход которого соединен с одним выводом времязадающей цепи 2, например, с резистором 3. Другой вывод времязадающей цепи 2, конденсатор 4, соединен с другим выводом делителя напряжения 5 (резистором 7) и с выходом логического элемента НЕ 12. Генератор работает следующим образом. Выбор ждущего или автоколебательного режима работы осуществляется путем подачи на шину управления И «О или «1. Этот сигнал соответственно запрещает или разрещает формирование последующих интервалов времени после окончания формирования первого интервала времени. Выбор величины формируемого интервала времени осуществляется путем подачи на щину управления 9 «О или «1. Этот сигнал соответственно обеспечивает выбор режима работы триггера 8 (счетный или асинхронный), тем самым определяя режим работы времязадаюшего конденсатора 4. При работе устройства в ждущем режиме (фиг. 1 и 2) в исходном состоянии на шине управления 11 установлен «О. Предположим, что на шине управления 9 установлена «1. Триггер 8 установлен в единичное состояние - «1 (Vu) на прямом выходе -и «О на инверсном. Триггер 10 установлен в нулевое состояние - «О на прямом выходе и «1 на инверсном. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 установлен «О (V°4). На выходе компаратора 1 установлена «1, на выходе элемента НЕ 12 - «О (V°2) и на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13 - «1. Делитель напряжения 5 включен под напряжение 1, (), и на иеинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение V«,mEgi+V 2,(2) где f(Ri+R2); RI, R2 - сопротивление резисторов 6 и 7 делителя напряжения 5. Времязадающая цепь 2 включена под наЕэ1(), пряжение и на инвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение , подтверждающее единичное состояние компаратора 1 (,). Напряжение на времязадающем конденсаторе 4 приэтом (4) Положительный импульс «1, поступающий с шины управления 11, устанавливает триггер 10 в единичное состояние - «1; на прямом выходе и «О на инверсном. На выходе элемента 14 установится «1 (Vu). Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение ЕЭ1(У14-У 2),(5) под воздействием которого конденсатор 4 начнет заряжаться. Заряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового значения У„1, а на конденсаторе 4 - величины Усо1(У«1-У 2).(6) При этом на выходе компаратора 1 установится «О, на выходе элемента НЕ 12 - «1 (), устанавливающая на выходах элементов ИЛИ-НЕ 13 и 14 «О (УГз, У°4). Состояние триггеров 8 и 10 при этом не изменяется Величина формируемого интервала времени ti с момента запуска устройства (переключение триггера 10 в единичное состояние) и до момента срабатывания компаратора 1 (переключение триггера 10 в нулевое состояние) определяется из выражения t, , Еэг - Vcct где R-сопротивление резистора 3; С - емкость конденсатора 4. При условии, что ,(8) (9) и с учетом выражений 1-6, выражение (7) примет вид t,RC//i После переключения компаратора 1 в нулевое состояние делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение Eg2().(11) и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение V«2 mEg2+Vi2(12) Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение E«(Vl2-V 4),(13) которое по знаку противоположно напряжению Vcoi на конденсаторе 4, и последний начнет перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный скачок напряжения УГ(Еэз+У„,),(14) который подтвердит нулевое состояние компаратора 1. Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения Vn2, а на конденсаторе 4 - величиныУ„2(Еэ -У„2+У 4).(15) При этом на выходе компаратора 1 установится «1, а на выходе элемента НЕ 12 - «О, на выходах элементов ИЛИ-НЕ 13 и 14 - «1. Положительный перепад напряжения, поступающий с элемента ИЛИ НЕ 13 на счетный вход триггера 10, переключит его в нулевое состояние. При этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 установится «О, а на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет отрицательный скачок напряжения (-Vco2+V 2). Единичное состояние триггера 8 подтверждается «1, поступающей на его установочный вход с щины управления 9. Устройство возвращается в исходное состояние. Величина формируемого интервала времени tz от момента переключения компара-. тора 1 в нулевое состояние и до момента возвращения компаратора I в исходное единичное состояние определяется из выраженияС учетом условий (8), (9) и выражений (1), (2), (6), (11), (12), (13) и (15) выражение (16) примет вид (l+m).(17) Величина формируемого интервала времени на прямом выходе триггера 10 определяется из выражения ,+t2(18) (16) с учетом выражений (10) и (17) выражение (18) примет вид Ti,(19) С учетом выражений (8) и (9) выражение (15) примет вид , т. е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на конденсаторе 4 равно 0. Предположим, что на шине упраЬления 9 установлен «О. После запуска устройства положительным импульсом с шины управления 11 устройство формирует интервал времени ti аналогично тому, когда на щине управления 9 установлена «1. Однако после переключения компаратора 1 в нулевое состояние, когда напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно Vcoi, положительный перепад напряжения, поступающий с выхода элемента НЕ 12, переключит триггер 8 в нулевое состояние - «О (Vf) на прямом выходе и «1 на инверсном, подтверждающая «О на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13. Делитель напряжения окажется включенным под напряжение Ед. (Vb-Vi)(20) и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение Упз(1-т)Е +Vi. . (21) Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение Еэз, которое по знаку противоположно напряжениею Vcoi на времязадающем конденсаторе- 4, и последний начнет перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный скачок напряжения Уг подтверждающий нулевое состояние компаратора 1. Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения э, а на конденсаторе 4 - величиныУ„з(Е -Удь+У 4).(22) При этом на выходе компаратора I установится «1, на выходе элемента НЕ 12 - «О, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 - «1. Состояние триггеров 8 и 10 не изменяется. «О на выходе элемента 13 подтверждается «1 с инверсного выхода триггера 8. Величина формируемого интервала времени 1з с момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние и до момента возвращения компаратора 1 в единичное состояние определяется из выражения t3 RCen-/-t ±- f С учетом условий (8), (9) и выражений (1)- (2), (6), (13), (21), (22) выражение (23) примет вид t3 RC&i-fl mliotvic переключения компаратора 1 в единичное состояние делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение Е„4(У8°-У 2),(25) и на инвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение V,,,.(26) Вре.мязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение Еэ2, которое по знаку нротивоположно напряжению Vco3 на конденсаторе 4, и последний начнет перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет отрицательный скачок напряжения V, (-V,),(27) кото)ый подтвердит единичное состояние компаратора 1. Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения «4.- я на конденсаторе 4 - 1и 1ИЧННЫ V™,-(V,,.).(28) Г1)и этом на выходе компаратора 1 устапанливается «О, па выходе элемента НЕ 12 - «1, на выходе элемента ИЛИ - ЫЕ 14 --- «О. Ь ремязадаю цая цепь окажется включенной под напряжение Еэз, на инвертирующем ,ходе компаратора возникнет положительный скачок напряжения (Vi2+Vco4), подтверждающий нулевое состояние компаратора 1, и конденсатор 4 начнет заряжаться. Положнтельный перепад напряжения, поступающий с выхода элемента НЕ 12 на счетный вход триггера 8, переключает его в исходное (единичное) состояние. Делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение Eg2, и на неинвертирующем входе комна)атора 1 установится напряжение п2Заряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 станет равным напряжению на пейпвертирующем входе (с точностью до величины напряжения смещения компаратора 1), и последний переключится в единичное состояние. Напряжение на времязадающем конденсаторе 4 становится равным напряжению смеп1ения компаратора 1, которое практически равно 0. На выходе элемента НЕ 12 установится «О, на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13 - «1, возвращающая триггер 10 в исходное (нулевое) состояние. При этом на выходе логического элемента ИЛИ- НЕ 14 установится «О. Делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение У„1. Времязадающая цепь окажется включенной под напряжение Egi, и на инвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение (так как ), подтверждающее единичное состояние компаратора 1, и устройство возвращается в исходное состояние. Таким образом, конденсатор 4 перезаряжается от напряжения Усоз до напряжения V™4. Величина формируемого интервала времени t с момента переключения компаратора 1 в единичное состояние и до момента возвращения устройства в исходное состояние распределяется из выражения . (29) Еза - Vcc-i С учетом условий (8), (9) и выражений (5), (13), (20), (21), (22), (25), (26) и (28) выражение (29) примет вид (l-fm).(30) Величина формируемого интервала времени на прямом выходе триггера 10 определяется из выражения T;li t|+t3 + t4..(31) С учетом выражений (8), (9) выражение (31) примет вид T; 2RCEn t С учетом выражений (8), (9) выражение (28) примет вид , т. е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно 0. Как видно из выражений (19) и (32), интервал времени в два раза больще, чем интервал времени Т, т. е. коэффициент кратности дискретно изменяемых интервалов времени К Тйд/Т равен двум и не зависит от величины коэффициента деления m резистивного делителя напряжения 5. При работе устройства в автоколебательном режиме (фиг. 1 и 3) на щину управления 11 подается «1, и работа устройства происходит аналогично работе в ждущем режиме до момента окончания формирования интервала времени t2 (при «1 на щине управления 9) или интервала времени t4 (при «О на шине управления). Отличие заключается в том, что в этот момент времени единичное состояние триггера 10 не изменяется, так как подтверждается «1 с щины управления 11, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 вновь устанавливается «1. Далее процессы повторяются. Таким образом, величина периода следования импульсов т и т, например, на выходы элемента 13 соответственно при «1 и «О на щине 9 определяется теми же процессами, что и в ждущем режиме, и соответственно равна интервалам времени И Т° . Как следует из выражений (4), (15) и (28), формирование интервалов времени начинается и заканчивается в моменты времени, когда напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно нулю и, следовательно, величины первого и последующих после включения напряжения питания интервалов времени одинаковы.

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор иапрялений, входы которого соответственно подключены к зыхода.м времязадающей RC-пепи и делителя напряжения, один вывод которого i ;;еди11ен с прямым выходом первого триггера, установочный вход которого сое;и:нен с первой шиной управления, второй триггер, логический эле.мент ИЛИ- НЕ, вторую in и ну yi равления, отличающийся те.м, ч.с, с целью повышения быстродс.йствия к расширения (b iiKiUic)iia,ibHb X возможностей за счет форми)ова11иг1 интервалов вре.мени с коэффициентом крат1-:ости, равным двум, при различн1-;л управляюших сигналах, в него введсг1ы дополнительный логический элемент ILIH liE, логический элемент НЕ, вход коTopoic.i соединен с выходом компаратора, вь;х()д - с первь: и входами логических элементовИЛИ - НЕ и со счетным входом первого триггера, инверсный выход которого 11одклю-;ен к второму входу логического элс.ента ИЛ: --НЕ, выход которого соедгшеи со с етным в.ходом второго триггера, хстамовочный вход которого подключен к второй inline управления, при этом к 1-,-;( Кному выходу второго триггера подк. згорой вход до11о.1нительного Л01исо ческого э.-смента ИЛИ - НЕ, выход которого сосдином с одним выводом времязадаю(Л Hieii .ЧС-цепи, другой вывод которой соединен с ыводом дслителя напряжения и выходом .логического элемента НЕ. со сд ю ОО