Формирователь импульсов Ларионова Советский патент 1987 года по МПК H03K3/28 

мах регулирования. Целью изобретения является увеличение диапазонов длительностей входных и выходных импульсов, помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей. Для достижения цели в формирователь импульсов введены триггеры 12 и 13, элемент ИЛИ 10, элемент НЕ 17 с открытым коллектором, делитель 16 напряжения, генератор 18 тока, резисторы 14 и 20, элементы 9 и 21 задержки, пороговое устройство 22 Ларионова, элемент НЕ 11 и шины 15 и 19 питания. Кроме того, формирователь

1

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике в качестве формирователя импульсов и элемента задержки в области наносзкундной длительности, может быть использовано в качестве нормализатора длительности импульеов, например, для запуска тиристоров, динисторов, газот разрядных импульсных ламп, в преобразователях частоты в напряжение,

автоматических системах регулирования.

Цель изобретения - увеличение диапазонов длительностей входных и выходах импульсов, помехоустойчивости и расширение функциональных возможностей .

На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая схема предлагаемого формирователя импульсов Ларионова на фиг.2 - осциллограммы напряжения входного импульса (а), напряжения на выходной (основной) шине (б), напря- .жения на первой дополнительной выход ной шине (в), напряжения на второй дополнительной выходной шине (г).

Формирователь импульсов Ларионова содержит первый делитель 1 напряжения , транзистор 2, нагрузочный резистор 3, конденсатор 4, транзистор 5, нагрузочный резистор 6, первую шину 7 питания, шину 8, первый элемент 9 задержки, элемент ИЛИ 10, первый элемент НЕ 11, первый 12 и второй 13 D-триггеры, третий резистор 14, вторую шину 15 питания, второй делитель

содержит делитель 1 напряжения,транзисторы 2 и 5, нагрузочные резисторы 3 и 6, времязадающий конденсатор 4 и шину 7 питания. Данный формирователь позволяет в условиях низких напряжений питания увеличить помехоустойчивость в 15 раз, коэффициент использования напряжения питания в 2 раза, увеличить температурную стабильность по параметру 1 в 124 раза, а по параме тру U, в 54 раза, увеличить нагрузочную способность в 10 раз уменьшить длительность формируемого импульса в 35 раз. 2 ил.

fO

)5

20

25

30

35

16 напряжения, второй элемент НЕ 17 с открытым коллектором, генератор 18 тока, третью шину 19 питания, четверг тый резистор 20, второй элемент 21 . задержки, пороговое устройство Ларионова 22, четыре логических элемента НЕ 23-26 первого элемента 9 эадерж- ки, логический элемент И-НЕ 27 второго элемента 21 задержки, логический элемент НЕ 28 с открытым коллектором второго элемента 21 задержки, резистор 29 второго элемента 21 задержки, конденсатор 30 второго элемента 21 задержки, транзистор 31 генератора 18 тока, резистор 32 генератора 18 тока, резисторы 33 и 34 первого делителя 1 напряжения, резисторы 33 и 36 второго делителя 16 напряжения, входную 37 и выходную 38 шины, первую 39 и вторую 40 дополнительные выходные шины.

при этом общая точка подключения выводов резисторов 33 и 34 первого - делителя 1 напряжения подключена к базе первого транзистора 2 с нагрузочным резистором 3 в цепи его коллектора, подключенного к первому выводу времязадающего конденсатора 4, другие выводь резисторов 3 и 6 подключены к первой шине 7 питания, а эмиттеры транзисторов 2 и 5 подключены к общей шике 8.

Вход формирователя импульсов Ларионова подключен к входу первого элемента 9 задержки и входу элемейта ИЛИ 10, другой вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ 11 и к выходной шине.. Выход первого элемента 9 задержки подключен к С-входу D-триггера 12, инверсный R-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 10, инверсные S- и D-входы D- триггеров 12 и 13 подключены через третий резистор 14 к второй шине 15 питания. Инверсный выход D-триггера 12 подключен через второй элемент НЕ 17 к первому входу второго делителя 16 напряжения, второй вход которого соединен с второй шиной 15 питания, а его выход подключен к первому входу генератора 18 тока,- второй вход которого соединен с второй шиной 15 питания, третий вход - через четвертый резистор 20 с третьей шиной 19 питания, а его выход - с базой второго транзистора 5. Прямой выход D-триггера 12 подключен к первому входу второго элемента 21 задержки и к инверсному R-входу D-триггера 13. Второй вход второго элемента 21 задержки подключен к инверсному выходу D-триггера 13 и второй дополнительной .выходной шине 40. Прямой выход D-триггера 13 подключен к первой дополнительной выходной 39. Третий вход второго.элемента 21 задержки соединен с второй шиной 15 питания, его четвертый вход - с общей шиной 8 питания, а выход второго элемента 21 задержки - с первым входом первого делителя 1 напряжения, второй вход которого соединен с общей шиной 8..

Второй вывод конденсатора 4 подключен к первому входу порогового з устройства Ларионова 22, второй вход которого соединен с второй шиной 15 питания, третий вход - с третьей шиной питания, четверть й и пятый входы - с общей шиной 8, з выход порогового устройства Ларионова 22 подключен к С-входу D-триггера 13 и входу первого элемента НЕ I1.

Первый элемент 9 задержки выполнен на четырех последовательно соединен- ных элементах НЕ 23 - 26, второй .элемент 21 задержки - на элементе И-НЕ 27, логическом элементе НЕ 28 с открытым коллектором, резисторе 29 и конденсаторе 30. Два входа элемента И-НЕ 27 подключены к первому и второму входам второго элемента 21 задержки, а его тзыход - к входу элемента

НЕ 28 с открытым коллектором. Резис0

5

0

5

0

5

0

тор 29 подключен к третьему входу второго элемента 21 задержки, а через конденсатор 30 - к четвертому входу и выходу второго элемента задержг ки. Генератор тока выполнен на транзисторе 31 противоположной проводимости по сравнению с пров.одимостью транзисторов 2 и 5 с резистором 32 в цепи его эмиттера, другой вывод котоfQ рого подключен к второму входу генератора тока. База транзистора подклю- чен к первому входу генератора тока, коллектор - к его третьему входу и его выходу.

J5 Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (и g - напря- i жение логического О, и - напряжение логического О, Uj ixiaon напряжение логического О, U „, 23оп напряжение логической 1) транзистор 2 закрыт, транзистор 5 открыт током генератора 18 тока, конденсатор 4 восстановлен (заряжен) по цепи: шина 7, резистор 3, конденсатор 4, низко- омньш переход коллектор - эмиттер транзистора 5, шина 8. Пороговое уст-- ройство Ларионова включено зй. счет потенциала перехода коллектор - эмиттер , равного 20 - 50 мВ.

На вход формирователя импульсов ; Ларионова подают импульс запускающего напряжения (фиг.2а).

.

За время t.o. - время задержки распространения импульсов каждого активного элемента схемы изменяют свои состояния элемент НЕ 23 элемент 9 задержки и элемент ИЛИ 10. За время 2t о изменяет свое состояние элемент НЕ 24 элемента 9 задержки, а элемент ИЛИ 10 позволяет D-триггеру 12 возвратится в исходное состояние по инверсному R-входу.

За время 3t о. изменяет свое состояние элемент ПЕ 25 элемента 9 задержки, а элемент ИЛИ 10 позволяет D-триггеру принять исходное состояние по инверсному R-входу. За время 4t, о изменяет свое состояние элемент НЕ 26 элемента 9 задержки, а С-вход D-триггера 12 готов к приему сигнала с выхода элемента НЕ 26 элемента 9 задержки. За время 5tj.o

включается D-триггер 12, который по 5 цепи: его инверсный Q-выход, элемент НЕ 7 и делитель 16 напряжения выключает генератор 18 тока. В результате оба перехода база - эмиттер и база - коллектор транзистора 5 закрываются от одного источника смещения, поступающего с щины 19 через резистор 20. Однако по времени это происходит через 8t э.о .

Пороговое устройство Ларионова 22 остается включенным, но.теперь на его входе изменяется напряжение от 20 - 50 мВ. до напряжения источника питания Е 1,5 В, снимаемого с шины 7.

Такое минимальное время необходимо для того, чтобы элемент ИЛИ 10 сохранил состояние, в котором он находился до этого.

Элемент 22 остается выключенном

10

Включенный D-триггер 12 по прямому Q-выходу изменяет состояние элемента И-НЕ 27 элемента 21 задержки и позволяет D-триггеру 13 возвратиться в исходное состояние по его инверсно-, му R-входу.

Зададим исполнительное время элемента 21 задержки, например 5t ,

время

lOt

Гчерез

ре 33 делителя является напряжение через время 11 чается.

; В результате время нахождения двух выводов восстановленного (заряженнона резисто-.

напряжения поимпульса, а

вклю20

t д транзистор 2

в течение врем ени 0,7R С . Включение элемента 22 происходит при перезаряде конденсатора С по цепи: шина 7, резистор 6, конденсатор 4, низкоом- ный переход база - эмиттер транзистора 2, шина 8 до его напряжения чувствительности (0,4-0,01)10 В. При этом элемент 22 возвращается в исходное состояние, изменяет за время t состояние D-триггера 13 и возвращает в исходное состояние элемент НЕ 11. В результате заканчивается формирование выходного импульса (фиг. 21Г) и начинается формирование импульсов на дополнительных первом и втором выходах (фиг.2 Виг).

За время 2t-,o. после включения элемента 22 возвращаются в исходное состояние элемент ИЛИ 10 сигналом

го) конденсатора А в отключенном сое- 25 элемента НЕ 11 и элемент И-НЕ 27 эле- токнии от гоины в составляет lit мента 21 задержки сигналом с инверсного Q-выхода D-триггера 13.

Bt.

3t,

С момента времени llt первый вьшод конденсатора 4 подключается к шине В через низкоомный переход коллектор - эмиттер транзистора 2. Второй вьюод этого конденсатора оказывается под напряжением Е, -1,5В, что приводит к выключению порогового устройства Ларионова 22; За время пороговое устройство Ларионова 22 изменяет свое состояние. За время 13t.o изменяет свое состояние элемент НЕ П под воздействием элемента 22, и на выходе предлагаемого формирователя импульсов Ларионова появляется напряжение импульса (фиг.22).

Рассмотрим вариант: ивх оканчивается до окончания aewxС момента времени 12t j,. элемент 22 позволяет D-триггеру 13 приходить в исходное состояние по С-входу. С момента.времени 13t на вход эле

мента ИЛИ 10 поступает напряжение импульса элемента НЕ 1i. Для его включения требуется общее время lAt,, , поэтому минимальная длительность за- пускающего импульса при исполнительном времени элемента 21 задержки,рав

составляет

U вХ.ИИН

о.

2855676

Такое минимальное время необходимо для того, чтобы элемент ИЛИ 10 сохранил состояние, в котором он находился до этого.

Элемент 22 остается выключенном

в течение врем ени 0,7R С . Включение элемента 22 происходит при перезаряде конденсатора С по цепи: шина 7, резистор 6, конденсатор 4, низкоом- ный переход база - эмиттер транзистора 2, шина 8 до его напряжения чувствительности (0,4-0,01)10 В. При этом элемент 22 возвращается в исходное состояние, изменяет за время t состояние D-триггера 13 и возвращает в исходное состояние элемент НЕ 11. В результате заканчивается формирование выходного импульса (фиг. 21Г) и начинается формирование импульсов на дополнительных первом и втором выходах (фиг.2 Виг).

За время 2t-,o. после включения элемента 22 возвращаются в исходное состояние элемент ИЛИ 10 сигналом

элемента НЕ 11 и элемент И-НЕ 27 эле-

5 элемента НЕ 11 и элемент И-НЕ 27 эле-

0

5

0

5

0

55

мента 21 задержки сигналом с инверсного Q-выхода D-триггера 13.

За время 3t после включения элемента 22 возвращается в исходное состояние D-триггер 12 по инверсному R-входу сигналом элемента ИЛИ 10, и на резисторе 33 делителя 1 напряжения устанавливается напряжение исходного состояния.

I

За время 4t после включения i элемента 22 возвращаются в исходное состояние транзистор 2 (закрыт) и элемент 17 сигналом с инверсного Q-выхода D-триггера 12, дублируется исходное состояние элемента И-НЕ 27 сигналом с прямого Q-выхода D-триггера 12 и возвращается в исходное состояние D-триггер 13 сигналом с прямого Q-выхода D-триггера 12 на инверсный R-вход D-триггера 13 / (окончание формирования и вых 1 иг Ь

За время 6t после включения эле мента 22 возвращается в исходное состояние (открыт) транзистор 5. В результате на четвертом такте после включения элемента 22 заканчивается формирование сигналов на первом и - втором дополнительных выходах (фиг.26 иг).

С четвертого по шестой такт после включения элемента 22 время нахождения двух выводов разряженного конденсатора 4 в отключенном состоянии

от шины 8 составляет 6t - t . 2t л.й. Исполнительное время элемента 21 задержки при выключении составляет 2t д .

Длительность входных импульсов в случае использования дополнительных выходов составляет и ц -э.о- +0,7 RC. Длительность дополнительных импульсов составляет „ixi.sSoh. 3t . Длительность выходных импульсов составляет 1 р, 0,7 RC + -I- t , где R R, С С.

1инимальное время отключения обоих выводов конденсатора 4 целесообразно оставить 2t , так как существует температурная нестабильность самого времени t .

Если исполнительное время включения элемента 21 задержки принять равным 4t

3-0

а исполнительное время вы

ютючения этого элемента принять равным 2t

3.0

то при этом минимальная

длительность входного импульса умень.,. +

шается до IStj и t

- (VB.. 0,7 RC).

Соблюдение программы коммутации транзисторов -2 и 5 сохраняет надежность работы устройства в целом,Так, включение транзисторов 2 и 5 одновременно при восстановленном (заряженном) конденсаторе 4 привело бы к его разряду, минуя разрядный (нормирующий) резистор 6, кроме того, привело бы к перегрузке по току самих

25

30

Формирователь импульсов, содержащий парный делитель напряжения, вы- ход которого подключен к базе первого транзистора с первьм нагрузочным резистором в цепи его коллектора,под ключенного к первому выводу время- ,задающего конденсатора, второй транзистор с вторым нагрузочным резистором в цепи его коллектора, другие выводы первого и второго нагрузочных резисторов подключены к первой гаине питания, а эмиттеры транзисторов под ключены к общей шине, входную и выходную шины, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазонов длительностей входйых и выходных транзисторов, поскольку ограничитель- 35 импульсов, помехоустойчивости и рас

ширения функциональных возможностей, в него введены первый элемент задержки, элемент ИЛИ, два D-триггера,элемент НЕ с открытым коллектором,второй делитель напряжения, генератор тока, третий и четвертый резисторы, второй элемент задержки, пороговое устройство Ларионова, элемент НЕ, вторая и третья шины питания, при этом входная шина подключена к входу первого элемента задержки и входу элемента ИЛИ, друго14 вход которого подключен к выходу элемента НЕ и выходной шине, выход первого элемента задержки подключен к С-входу первого D-триггера, инверсньй R-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, инверсные S-входы и D-входы обоих D-триггеров подключены через

ных резисторов 3 и 6 нагрузки в этой разрядной цепи нет.

Соблюдение- программы коммутации транзисторов 2 и.5 позволяет уменьшить время включения транзистора 2, так как предварительно до его выключения второй вывод конденсатора 4 бы отключен от шины 8.

Рассмотрим вариант: t их оканчи- вается позже окончания LU. вых

Пусть входные запускающие импульсы оканчиваются позже окончания выходного импульса (фиг.2аи5 , пунктирные линии). Тогда время нахождения D-триггера . 12 во включенном QOC- тоянии на ti ах - ( + 0,7 RC) больше, в данном случае на время t В связи с этим происходит задержка

з-о.

возвращения транзистора 5 в исходное 55 третий резистор к второй шине питасостояние.. Соответственно длительность импульсов на дополнительных первом и втором выходах так же увеличивается на время t.a

Длительность дополнительных нм- пульсов составляет 7 др,у, с сол

+ ti

3t, + 3ч

- (At + 0,7 RC). Длитель.0х з- о

ность выходных импульсов составляет .яых 07 RC + tj. . В результате получаем работоспособность предлагаемого формирователя импульсов Ларионова какТ; р

LBbix

0,7 RC.

Дпительность запускающих входных импульсов в этом случае будет представлена как 1410,7RC-h2t ;

О.

-Ь.а

f5

20

25

30

Формула изобретения

Формирователь импульсов, содержащий парный делитель напряжения, вы- ход которого подключен к базе первого транзистора с первьм нагрузочным резистором в цепи его коллектора,подключенного к первому выводу время- ,задающего конденсатора, второй транзистор с вторым нагрузочным резистором в цепи его коллектора, другие выводы первого и второго нагрузочных резисторов подключены к первой гаине питания, а эмиттеры транзисторов подключены к общей шине, входную и выходную шины, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазонов длительностей входйых и выходных - 35 импульсов, помехоустойчивости и рас

40

45

50

ширения функциональных возможностей, в него введены первый элемент задержки, элемент ИЛИ, два D-триггера,элемент НЕ с открытым коллектором,второй делитель напряжения, генератор тока, третий и четвертый резисторы, второй элемент задержки, пороговое устройство Ларионова, элемент НЕ, вторая и третья шины питания, при этом входная шина подключена к входу первого элемента задержки и входу элемента ИЛИ, друго14 вход которого подключен к выходу элемента НЕ и выходной шине, выход первого элемента задержки подключен к С-входу первого D-триггера, инверсньй R-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, инверсные S-входы и D-входы обоих D-триггеров подключены через

ния, инверсный выход первого D-триггера подключен через элемент НЕ с открытым коллектором к первому входу второго делителя напряжения, второй

вход которого соединен с второй шиной питания, а его выход подключений первому входу генератора тока, второй вход которого соединен с второй шиной питания, третий вход через чет- вертый резистор - с третьей шиной питания, а его выход - с базой второго транзистора, прямой выход первого D-триггера подключен к первому входу второго элемента задержки и к инверс- ному R-входу второго В-триггер.а,второй вход второго элемента задержки подключен к инверсному выходу второго D-триггера и второй дополнительной выходной шине, а прямой выход . второго D-триггера подключен к первой дополнительной выходной шине, третий вход второго элемента задержки соединен с второй шиной питания, его четвертый вход - с общей шиной, а выход второго элемента задержки - с первым входом первого делителя напряжения, второй вход которого соединен с общей шиной, второй вьшод времяза- дающего конденсатора подключен к коллектору второго транзистора и первому входу порогового устройства Ларионова, второй вход которого соединен с второй шиной питания, третий вход

Составитель Е.Суров Редактор А.Шишкина Техред м.Ходанич Корректор о.Луговая

Заказ 7533/55 Тираж 899 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,А

5

5

с третьей шиной питания, четвертый и пятый входы - с общей шиной, а выход порогового устройства Ларионова подключен к С-входу второго D-триггера и входу элемента НЕ, причем первый элемент задержки выполнен на четырех последовательно соединенных элементах НЕ, второй элемент задержки выполнен на элементе И-НЕ, элементе НЕ с открытым коллектором, резисторе и конденсаторе, два входа элемента И-НЕ подключены к первому и второму входам второго элемента задержки, а его выход - к входу элемента НЕ с открытым коллектором, подключенным к выходу второго элемента задержки, через резистор - к третьему входу второго элемента задержки, а через конденсатор - к четвертому вхо- ду, генератор тока вьшолнен на транзисторе противоположной проводимости по сравнению с проводимостью первого и второго транзисторов, с резистором в цепи его эмиттера, база транзистора подключена к первому входу генератора тока, коллектор - к его третьему входу и его выходу, а другой вывод резистора - к второму входу ге- .нератора тока.

Фиг. 2