Генератор импульсов с программируемой скважностью Советский патент 1987 года по МПК H03K3/02 

Изобретение относится к импульсной технике, предназначено для систем контроля и цифроБого нрот раммиого управления электросварочным оборудованием и может быть использовано в системах контроля и автоматического управления различными технологическими процессами, а также в устройствах вычислительной и измерительной техники.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения программируемого изменения скважности при постоянной

длительности импульсов, а также повы- (5 выход буферного элемента 6 отключен

шение температурной стабильности работы за счет улучшения температурной стабилизации длительности и частоты следования импульсов генератора.

На чертеже приведена функциональная схема генератора импульсов.с программируемой скважностью.

Генератор содержит первый 1 и второй 2 элементы НЕ, конденсатор 3, резистор 4, токоограничивающий резистор 5, токоограничивающий буферный элемент 6 с тремя состояниями, кодовые резисторы 7, кодовые буферные элементы 8 с тремя состояниями, элементы ИЛИ 9 и шины 10 управления. При этом выход элемента НЕ 1 соединен с входом элемента НЕ 2 и с информационным входом токоограничивающего буферного элемента 6, а выход элемента НЕ 2 через последовательно соединенные конденсатор 3 и резистор 4 подключен к входу элемента НЕ 1, кроме того, выход элемента НЕ 2 соединен с управляющим входом токоограничиваю- щего буферного элемента 6. Один вывод токоограничивающего резистора 5 соединен с общей точкой конденсатора 3 и резистора 4, а второй его вывод соединен с выходом токоограничивающего буферного элемента 6. Одни выводы кодовых резисторов 7 соединены между собой и с общей точкой конденсатора 3 и резистора 4, а другие их выводы соединены с выходами кодовых буферных элементов 8. Информацион 1ые входы буферных элементов 8 соединены с общей точкой устройства, а управляющие входы - с-выходами элементов ИЛИ 9, одни входы которых соединены с выходом первого элемента НЕ 1 , а другие входы с шинами 10 управлени на которые поступают цифровые коды программы, например, от микропроцес

сорной системы, задающей временные параметры импульсной последовател: - ности.

Генератор работает следующим образом.

В момент включения напряжения питания конденсатор 3 разряжен. Допустим, на выходе элемента НЕ 2 напряжение равно , т.е. Е (В - напряжение питания элементов НЕ и буферных элементов), тогда на его входе и на выходе элемента НЕ 1 напряжение ,

но

а на .входе элемента НЕ 1

напряжение равно 1. В этом случае

от токоограничивающего резистора 5 (выход элемента 6 находится в высоко- . импедансном состоянии, так как с выхода элемента НЕ 2 на управляющий

вход буферного элемента 6 поступает логическая 1) и конденсатор 3 начинает заряжаться высоким уровнем выходного напряжения элемента 2 только через включенные кодовые резисторы 7 и выходы некоторых (только имеющие уровни напряжения, равные О) кодовых буферных элементов В, Кодовый буферный элемент 8 имеет на выходе О, если на его управляющий

вход подан О. Если на управляющем входе буферного элемента В 1, то выход элемента 8 переходит в высоко- импедансное состояние, т.е. отключается от кодового резистора 7,

Таким образом, суммарнуга величину проводимости: кодовых резисторов 7, а следовательно, и время заряда конденсатора 3 можно менять программно, изменяя код на входах элементов ИЛИ 9, который передается через эти элементы на управляющие входы буферных элементов 8.

По мере заряда конденсатора 3 на- пряжение на резисторе 4 и на входе элемента НЕ 1 падает. Как только это напряжение достигнет порога срабатывания элемента НЕ 1, он закрывается и на его выходе напряжение становится Q равным 1, а на выходе элемента НЕ 2 равным О. С выхода элемента НЕ 1 напряжение высокого уровня, равное i, поступает на входы элементов ИПИ 9 и отключает все кодовые резис- и; торы 7 от выходов кодовых буферных элементов 8, переводя через элементы ИЛИ 9 выходы всех элементов 8 в вы- сокоимпедансное состояние. Кроме этого, с выхода элемента НЕ уровень

3 1 напряжения, равный , поступает на информационный вход токоограничиваю- щего буферного элемента 6 и передается на его выход, так как низкий уровень напряжения,.равный О, поступающий с выхода элемента НЕ 2 на управляющий вход буферного элемента 6 переводит последний в режим передачи информации с информационного входа на выход.

Напряжение в общей точке конденсатора 3 и резистора 4 скачком изменяет знак и становится отрицательным, примерно равным Ъ. Начинается перезаряд конденсатора 3 выходным напря- жением высокого уровня токоограничи- вающего буферного элемента 6 через токоограничивающий резистор 5 и выхо элемента НЕ 2. Во время перезаряда конденсатора 3 напряжение в общей точке конденсатора 3 и резистора 4, а также на входе элемента НЕ 1 растет. Как только оно достигнет порога срабатывания элемента НЕ I, он открывается и на его выходе напряжение ст новится равным О, что приводит к изменению состояния элемента НЕ 2, на выходе которого появляется напряжение, равное 1, а в общей точке конденсатора 3 и резистора 4 напря- жение скачком изменяется до уровня Е + и (где Up - напряжение порога срабатывания элемента НЕ 1). Дальще повторяется процесс перезаряда конденсатора 3 выходным напряжением эле мента НЕ 2 через некоторые кодовые резисторы 7 и выходы некоторых кодовых буферных элементов 8. Сигналы генератора можно снимать с выхода элемента НЕ 1 или с выхода элемента НЕ 2

Длительность импульсов на выходе элемента НЕ 1 - величина поЬтоянная и примерно равна

С„, 0,7 CR5,(1)

где Тн1 - длительность импульров, с;

С - емкость конденсатора 3, Ф; RJ- - сопротивление токоограничивающего резистора 5, Ом,

Длительность пауз на выходе элемента НЕ 1 определяется величиной емкости конденсатора 3, суммарной проводимостью включенных кодовых резисторов 7 (зависимой от кода на шинах 10 генератора) и равна

O. , (2) Zp

Сп1- длительность пауз, с; Г, - емкость конденсатора 3, Ф;

П1

1 Де

21 р суммарная проводимость включенных кодовых резт сторов 7, Ом- .

Суммарная проводимостг. включенных кодовых резисторов 7 вычисляется по

(3)

где а.

R7,,2

Из

,,.,а|- равны О или 1, в

зависимости от код на шинах 1 О генератора (входах элементов ИЛИ 9) ; , R - - сопротивления кодовых резисторов 7, Ом,

соотнощений (I) - (3) водно, что изменяя программно код на шинах 10, получают на выходе элемента НЕ 1 программно изменяемую длительность пауз при постоянной длительности импульсов, при этом скважность импульсов равна отношению

Гш . .

Т-- R7tT

Для выхода элемента НЕ 2 программируемой величиной является длительность имнульсов при постоянных паузах между ними. Скважность импульсов на выходе элемента 2 равна отношению

П1

.(5)

В данном генераторе импульсов с

программируемой скважностью повышение температурной стабилизации длительности и частоты следования импульсов достигнуто за счет того, что перезаряды конденсатора осуществляются через элементы, электрические параметры которых обладают большой температурной стабильностью, отсутствуют эле- менты, вносящие дополнительную нестабильность более высокого порядка.

Формула изобретения

Генератор импульсов с программируемой скважностью, содержащий последовательно соединенные два элемента НЕ, конденсатор и резистор, другой вывод которого подключен к входу первого элемента НЕ, а общая точка конденсатора и резистора соединена с первым выводом токоограничивающего резистора, отличаю п;ийся

5 13092616

тем, что, с целью расширения функцио-та с тремя состояниями, вход упрачле- нальных возможностей и повьгаения тем-ния которого соединен с выходом кто- гературной стабильности работы, в не-рого элемента НЕ, а выход подключен го введены токоограничиваю1 да:й буфер-к второму выводу токоограничивающего ный элемент с тремя состояниями, ко- резистора,, нервый вывод которого содовые резисторы, кодовые буферные .единен через .кодовые резисторы с вы- элементы с тремя состояниями и эле-ходами кодовых буферных элементов с менты ШШ, первые входы которых со-тремя состояниями, информационные единены с шинами управления, а вторыевходы которых подключены к общей точ- входы подключены к выходу первого10 ке устройства, а входы управления элемента НЕ и информационному входусоединены с выходами соответствующих токоограничивающего буферного элемен-элементов ИЛИ.

Изобретение предназначено для систем контроля и цифрового програьвм- ного управления электросварочным оборудованием и может быть использовано в системах контроля и-автоматического управления различными технологическими процессами, а также в устройствах вычислительной и измерительной техники. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения программируемого изменения скважности при постоянной длительности импульсов, а также повышение температурной стабильности. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены токоограни- чивающий буферный элемент 6 с тремя состояниями, кодовые резисторы 7, кодовые буферные элементы 8 с тремя состояниями и элементы ИЛИ 9. Устройство также содержит элементы НЕ I и 2, конденсатор 3, резисторы 4, 5, шины 10 управления. Повьшзение температурной стабильности достигается за счет того, что перезаряд конденсатора 3 производится через элементы, обладаю- 1цие большой температурной стабильностью. 1 ил. с S (Л СО о со ю О5