Генератор импульсов Советский патент 1989 года по МПК H03K3/03 

I

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для формирования импульсов стабильной частоты в цифровых мультиметрах с автономным пи- . танием, электронных счетчиках электрической энергии, цифровых частотомерах и частотно-временных импульсных лреобразователях.

Цель изобретения - повышение КПД и снижение потребляемой мощности устройства в широком диапазоне питающего напряжения.

На фиг.1 показана схема генератора импульсов; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Генератор импульсов содержит биполярный транзистор 1 р-п-р-типа про- водимости и биполярньп транзистор 2 п-р-п-типа проводимости, эмиттеры которых подключены соответственно к положительной и общей шипам источника питания. Коллекторы транзисторов 1 и 2 подключены к входу первого логического инвертора 3 н а КМДП-тран- зисторах, выход которого через второй логический инвертор 4 на КМДП- транзисторах и резисторы 5 и 6 соединен соответственно с базами транзисторов 1 и 2. Выход Инвертора 3 через конденсатор 7 переменной емкости подключен к базе транзистора 1 и через

ч|

СО

кварцевый резонатор 8 соединен с первыми обкладками конденсаторов 9 и 10, вторые обкладки которых подключены . соответственно к базам транзисторов 1 и ..

Генератор импульсов работает сле- дукщим образом.

При включении напряжения питания инверторы 3 и А устанавливаются з противоположные состояния, например на выходе инвертора 3 появляется единичное напряжение, близкое к напряжению питания Цц, а на выходе инвертора 4 - нулевое напряжение. Выход- ным импульсом и (фиг.2г) инвертора 3, проше4;шим через конденсатор 7, закрывается транзистор 1 и одновременно этим же импульсом, прошедшим через кварцевый резонатор 8 и конден- сатор 10, открывается транзистор 2. Конденсатор 7 начинает заряжаться через резистор 5 по экспоненциальному закону с постоянной времени Т и одновременно происходит модуляция напряжения Ug (фиг.2в) на базе транзистора 1 колебаниями напряжения U, (фиг,26) кварцевого резонатора 8 на его резонансной частоте, поступающими на базу транзистора 1 через кон- денсатор 9. Заряд конденсатора 7 происходит до тех пор, пока напряжение Ug на базе биполярного транзистора 1 не станет меньше напряжения питания Uf, генератора. При этом транзистор 1 приоткрьшается и его ток коллектора становится больше тока коллектора транзистора 2, который в процессе заряда конденсатора 7 частично закрывается, так как на его базу через резонатор 8 подается напряжение нулевого уровня с выхода инвертора 4. На коллекторах транзисторов и 2 появляется положительное напряжение, которым инвертор 3 переключается в нулевое состояние, а инвертор 4 - в единичное состояние. Отрицательным перепадом напряжения, проходящим с выхода инвертора 3 через конденсатор 7 на базу транзистора 1 и поступающим через кварцевый резонатор 8 и конденсатор 10 на базу транзистора 2 полностью открывается транзистор и закрывается транзистор 2. Конденсаторы 7 и 9 быстро разряжаются через базу транзис тора 1 , который затем призакрывается, так как на его базу через .резистор 5 с выхода инвертора 4 подается напряжение, близкое к на

5 О Q

0

5

пряжению питания. Одновременно происходит медленный заряд конденсатора 10 через резистор 6 в течение отрицательной половины колебания напряжения Ug, кварцевого резонатора 8, по окончании которой транзистор 2 приоткрывается. Напряжение на коллекторах транзисторов 1 и 2 уменьшается, вызывая срабатывание инвертора 3, который возвращается в единичное состояние, а инвертор 4 при этом устанавливается в исходное нулевое состояние. Затем процесс повторяется.

При установке емкостей , конденсаторов 7, 9 и 10 изменением емкости С-г можно уменьшать частоту выходньгх импульсов кварцевого генератора в 2, 4, 6 и т,д. раз относительно частоты колебаний кварцевого резонатора 8.

В предлагаемом генераторе импульсов обеспечивается относительное уменьшение потребляемой мощности в 1,5-2 раза при малом напряжении питания и в 8-15 раз при большом напряжении питания по сравнению с известными генераторами импульсов.

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий положительную и общую шины источника питания, два последовательно соединенных логических инвертора на КМДП- транзисторах, кварцевый резонатор, первый и второй резисторы, первый конденсатор переменной емкости и второй конденсатор, .отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния 1ШД и снижения потребляемой мощности в широком диапазоне питающего напряжения, в него введены третий конденсатор и два биполярных транзистора различных типов проводимости, коллекторы которых подключены к входу первого логического инвертора, выход которого соединен с первой клеммой кварцевого резонатора и через конденсатор переменной емкости подключен к базе одного из транзисторов, причем эмиттеры транзисторов соединены соответственно с положительной и общей шинами источника питания, а базы подключены соответственно через первый и второй резисторы к выходу второго логического инвертора и через второй и третий денсаторы к второй клемме кварцевого резонатора.

фие.1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для фокусирования импульсов стабильной частоты в цифровых мультиметрах с автономным питанием, электронных счетчиках электрической энергии, цифровых частотомерах и частотно-временных импульсных преобразователях. Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и снижение потребляемой мощности устройства в широком диапазоне питающего напряжения. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены третий конденсатор и два биполярных транзистора различных типов проводимости. В предложенном генераторе обеспечивается относительное уменьшение потребляемой мощности в 1,5-2 раза при малом напряжении питания и в 8-15 раз при большом напряжении питания по сравнению с известными аналогичными генераторами. 2 ил.

1

а

УП

г

«/

(Уп

п