ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1996 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики для формирования импульсов заданной длительности (например, для питания обмоток дистанционного переключателя).

Цель изобретения повышение помехоустойчивости, стабильности и уменьшения времени восстановления за счет введения в формирователь импульсов диодно-резистивной цепи, стабилитрона, реле и диода.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема формирователя импульсов; на фиг. 2 диаграммы, поясняющие его работу.

Формирователь импульсов содержит ключи 1 и 2, управляемые напряжением, делитель 3 напряжения, делитель 4 напряжения, однообмоточное реле-нагрузку 5, времязадающий конденсатор 6, резистор 7, последовательную диоднорезисторную цепь 8, стабилитрон 9, однообмоточное реле 10 с размыкающей группой контактов 11 и диод 12. Ключи 1 и 2, управляемые напряжением, входами соединены с выходами делителей 3 и 4 напряжения, выход ключа 1 соединен с входом делителя 4 напряжения, а выход ключа 2 через однообмоточное реле-нагрузку 5 с плюсовой шиной питания, к выходу делителя 4 напряжения подключена обкладка конденсатора 6, вторая обкладка которого подключена к резистору 7 и диодно-резистивной цепи 8, а также к стабилитрону 9, катод которого соединен с входом делителя 3 напряжения, однообмоточное реле 10 соединено между плюсовой и минусовой шинами питания, размыкающие контакты 11 которого соединены с вторым выводом резистора 7 и с минусовой шиной источника питания, с которой соединен анод диода 12, катодом соединенный с входом ключа 2. Второй вывод диодно-резистивной цепи 8 соединен с выходом ключа 2.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение с шины питания снято и времязадающий конденсатор 6 разряжен. Обмотка однообмоточного реле 10 обесточена и его контакты 11 замкнуты.

При подаче напряжения на шины питания U_n в момент времени t₁ (диаграмма U_n, фиг. 2) срабатывает однообмоточное реле 10, его контакты 11 размыкаются и подготавливают цепь заряда времязадающего конденсатора 6, при этом на времязадающем конденсаторе 6 напряжение U_c равно нулю, а напряжение U_вх на входе делителя 3 напряжения определяется соотношением
U_вх U_n U_ст,
где U_ст напряжение стабилизации стабилитрона 9.

Основная цепь заряда времязадающего конденсатора 6 образуется через делитель 3 напряжения, стабилитрон 9 и входное сопротивление ключа 2. Дополнительно, пока не успел сработать ключ 2, заряд времязадающего конденсатора 6 осуществляется через однообмоточное реле-нагрузку 5 и диодно-резистивную цепочку 8. В данный момент времени, пока не успел сработать ключ 2, дополнительный заряд оказывается нежелательным, так как приводит к быстрому частичному подзаряду времязадающего конденсатора конденсатора 6 и ухудшает стабильность длительности формируемых импульсов. Для исключения нежелательного подзаряда времязадающего конденсатора 6 осуществляется через входное сопротивление ключа 2, обеспечивая его открывания независимо от срабатывания ключа 1, при этом допустимая величина входного тока ключа 2 ограничивается диодно-резистивной цепочкой 8. Импульс заряда времязадающего конденсатора 6 приводит к открытию ключей 1 и 2, в результате запитывается однообмоточное реле нагрузки 5 напряжением U_вх, и реле срабатывает, формируя входное напряжение U_вых. По открывании ключа 2 дополнительная цепь заряда отключается, и заряд времязадающего конденсатора 6 продолжает проходить по основной цепи, при этом напряжение U_с на времязадающем конденсаторе 6 определяется соотношением

где R_э1 эквивалентное сопротивление основной зарядной цепи.

Поскольку R_э1 в процессе заряда увеличивается за счет уменьшения тока через стабилитрон 9, скорость заряда времязадающего конденсатора 6 в интервале времени t₁-t₃ меньше, чем в случае, если было бы R_э1=const (соответственно кривые а и б диафрагмы U_с, фиг. 2). Напряжение U_вых на входе делителя 3 напряжения в процессе заряда времязадающего конденсатора 6 изменяется в соответствии с изменением напряжения U_вх≈U_п-U_ст-U_с, причем скорость этого изменения выше, чем для случая R_э1=const (фиг. 2).

По мере заряда времязадающего конденсатора 6 напряжение на входе делителя 3 напряжения уменьшается, в результате в момент времени t₂ ключ 2 выходит из насыщения в активную область, а напряжение U_вх на однообмоточном реле-нагрузке 5 падает. При величине напряжения на однообмоточном реле-нагрузке 5, равном напряжению отпускания U_отп, в момент времени t₃ реле отпускает (точка 1, фиг. 2). На этом процесс формирования входного импульса длительностью T_имп заканчивается.

Напряжение же на однообмоточном реле-нагрузке 5 при полном запирании ключа 2 падает до величины
U_ост=U_вх-U_с(t₃)-U_D(t₃),
где U_D (t₃) напряжение на диодно-резистивной цепочке 8 в момент полного открывания ключа 2.

Поскольку с момента времени t₃ подключается дополнительная цепь заряда времязадающего конденсатора 6, скорость заряда резко возрастает, при этом напряжение U_c определяется соотношением

где R_э2 эквивалентное сопротивление дополнительной цепи заряда.

Напряжение U_вх на входе делителя 3 напряжения к моменту времени t₄ резко достигает нуля и далее поддерживается на нулевом уровне, поскольку стабилитрон 9 выходит из режима стабилизации, а к моменту времени t₅ процесс заряда времязадающего конденсатора 6 практически заканчивается.

Если в интервале времени t₄ t₅ по шине питания проходит полоса (фиг. 2) в виде скачка напряжения, то она не сможет вывести стабилитрон 9 в режим стабилизации и ключ 1 остается в запертом состоянии. Интервал времени t₃ t₄, при котором наличие помехи по шинам питания может привести к отпиранию ключа 1, доводится подбором параметров дополнительной цепи заряда до величины, меньшей времени срабатывания однообмоточного реле-нагрузки 5, чем исключается возможность повторного формирования импульса.

По снятии напряжения с шин питания в момент времени t₄ дополнительное однообмоточное реле 10 обесточивается, его контакты 11 замыкаются и образуют цепь заряда времязадающего конденсатора 6 через диод 12 на резистор 7. Процесс разряда практически заканчивается к моменту времени t₇, а величина времени восстановления T_восст может регулироваться подбором величины резистора 7. С этого момента формирователь импульсов готов к повторному формированию импульсов.

Отличительной частью формирователя импульсов является использование для исключения повторного срабатывания при наличии помех по шинам питания дополнительных диодно-резистивной цепочки 8 и стабилитрона 9, обеспечивающих одновременно быстрый дозаряд времязадающего конденсатора 6 и величину порога отпирания ключа 1 при перепадах напряжения питания.

Кроме того, подключение вывода времязадающего конденсатора 6 ко входу ключа 2 сокращает время его отпирания по окончании подачи напряжения питания, тем самым уменьшая нежелательный первоначальный подзаряд времязадающего конденсатора 6 через диодно-резистивную цепочку 8, и увеличивает стабильность длительности формируемых импульсов.

Использование дополнительных однообмоточных реле 10 с размыкающей группой контактов 11 и диода 12 для уменьшения времени восстановления формирователя импульсов позволяет регулировать величину времени восстановления в широких пределах за счет независимости цепей заряда и разряда времязадающего конденсатора 6.

1. Формирователь импульсов, содержащий два ключа, два усилителя напряжения, однообмоточное реле, времязадающий конденсатор и резистор, первый вывод которого соединен с первым выводом времязадающего конденсатора, причем вход первого ключа соединен с выходом первого делителя напряжения, один из выводов которого соединен с положительной шиной питания, выход первого ключа соединен через второй делитель напряжения, вторым выводом соединенный с отрицательной шиной источника питания, с входом второго ключа, выход которого через однообмоточное реле соединен с положительной шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и стабильности, введены последовательная диодно-резистивная цепь и стабилитрон, причем последовательная диодно-резистивная цепь соединена между выходом ключа и первым выводом времязадающего конденсатора, который через стабилитрон соединен с вторым входом первого делителя напряжения, а второй вывод времязадающего конденсатора соединен с выходом второго делителя напряжения, второй вывод резистора соединен с отрицательной шиной источника питания.

2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени восстановления, в него введены дополнительные однообмоточное реле с размыкающим контактом и диод, причем обмотка дополнительного однообмоточного реле включена между шинами источника питания, а его размыкающий контакт включен последовательно с резистором, между вторым выводом времязадающего конденсатора и отрицательной шиной источника питания включен диод.

1. Формирователь импульсов, содержащий два ключа, два усилителя напряжения, однообмоточное реле, времязадающий конденсатор и резистор, первый вывод которого соединен с первым выводом времязадающего конденсатора, причем вход первого ключа соединен с выходом первого делителя напряжения, один из выводов которого соединен с положительной шиной питания, выход первого ключа соединен через второй делитель напряжения, вторым выводом соединенный с отрицательной шиной источника питания, с входом второго ключа, выход которого через однообмоточное реле соединен с положительной шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и стабильности, введены последовательная диодно-резистивная цепь и стабилитрон, причем последовательная диодно-резистивная цепь соединена между выходом ключа и первым выводом времязадающего конденсатора, который через стабилитрон соединен с вторым входом первого делителя напряжения, а второй вывод времязадающего конденсатора соединен с выходом второго делителя напряжения, второй вывод резистора соединен с отрицательной шиной источника питания. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени восстановления, в него введены дополнительные однообмоточное реле с размыкающим контактом и диод, причем обмотка дополнительного однообмоточного реле включена между шинами источника питания, а его размыкающий контакт включен последовательно с резистором, между вторым выводом времязадающего конденсатора и отрицательной шиной источника питания включен диод.