Устройство для формирования установочного импульса Советский патент 1989 года по МПК H03K5/01 

Фиг.1

Изобретение относится к иьшульс- ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники для формирования уст ановочного импульса при включении источника питания.

Цель изобретения - расширение области применения путем уменьшения времени восстановления устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальна схема устройства для формирования установочного импульса; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для формирования установочного импульса содержит элемент И-НЕ 1 инвертор 2, основной конденсатор 3, первый резистор 4, вспомогательный конденсатор 5, второй резистор 6, первый 7 и второй 8 диоды, стабилитрон 9, выход 10 устрой- ства, шину 11 питания и общую шину 12 Первые выводы резисторов 4 и 6 содинены с шиной 11 питания. Второй вывод резистора 4 соединен с первым выводом конденсатора 3. Второй вывод резистора 6 соединен с первым выводом конденсатора 5. Второй вывод конденсатора 5 соединен с общей шино 12. Первый вход элемента И-НЕ 1 соединен с вторым выводом резистора 4 и анодом диода 7. Выход элемента И-НЕ 1 соединен с входом инвертора 2, Выход инвертора 2 соединен с вторым выводом конденсатора 3 и катодом диода 8. Анод диода 8 соединен с общей шиной 12 и анодом стабилитрона 9 Катод стабилитрона 9 соединен с вто- рьм входом элемента И-НЕ 1, вторым выводом резистора 6 и катодом диода 7, выход элемента И-НЕ 1 соединен с выходом 10 устройства.

На схеме по фиг. 1 пунктирной линией показан дополнительный резистор которьй может быть испсхльэован для шунтирования выходного сопротивления выключенного источника питания при его достаточно большом значении.

На фиг. 1 вьщелены рабочие точки 13-15.

На фиг. 2 приняты следующие обоз-т начения: 10, 11, 13-15 - номера временных диаграмм Нешряжений согласно обозначениям шин и точек схемы, приведенным на фиг. 1; Е - напряжение источника питания; Е - напряжение 1 (уровня 1); Е - напряжение О (уровня О); Up(,p- пороговое

0

5

0

5

напряжение логического элемента; f,nopn опорное напряжение стабилитрона; /)U, - перепад напряжения на выходе инвертора при его переключении; tp-t g - моменты, соответствующие изменениям напряжений в схеме; t н - , длительность установочного импульса; t вое время восстановления исходного состояния схемы (время окончания переходных процессов после выключения питания).

Устройство для формирования установочного импульса работает следующим образом.

В момент tp после включения источника питания на шину 11 питания поступает напряжение Е. Конденсаторы 3 и 5 разряжены, на выходе инвертора 2 в устанавливается уровень О (точка 13 мостовой схемы), а на выходе элемента И-НЕ 1 и на выходе 10 - уровень 1, так как на обоих входах - элемента И-НЕ 1 напряжения, поступа- Ю1цие с конденсаторов 3 и 5, меньше и пор напряжения порога переключения элемента И-НЕ 1. Таким образом.

0

5

0

5

0

5

начиная с момента t.

10

опорн

-р на выходе

появляется установочный импульс в виде уровня 1. Диоды 7 и 8 находятся в закрытом состоянии. Стабилитрон 9 также находится в закрытом состоянии, так как напряжение, поступающее на него с конденсатора 5, меньше опорного напряжения U, стабилитрона 9.

Конденсатор 3 с момента t начинает медленно заряжаться от источника питания по цепи: шина 11, резистор 4, конденсатор 3, выход открытого инвертора 2, шина 12, что определяет длительность установочного импульса t выходе 10.

Одновременно происходит быстрый заряд конденсатора 5 от источника питания по цепи: шина 11, резистор 6, конденсатор 5, шина 12.

Время заряда выбирают таким, v чтобы напряжение на конденсаторе 5, а следовательно, и на входе элемента И-НЕ 1 оставалось меньшим U „,р в течение некоторого отрезка времени от момента t, до момента t, (фиг.2). В течение отрезка времени от t до t.после Включения источника питания оканчиваются переходные процессы в элементе И-НЕ 1 и инверторе 2, связанные с их переключением соответст- I11)1

Напряжение на кошденсаторе 5 возрастает значительно быстрее, чем напряжение на конденсаторе 3, поэтому диод 7 все время находится в закрытом состоянии. При достижении напряжением на конденсаторе 5, т.е. на втором входе элемента И-НЕ 1, в момент t, значения „др элемент И-НЕ 1 не переключается, так как из-за медленного заряда конденсатора 3 напряжение на первом его входе меньше и„ор. В момент tj напряжение на конденсаторе 5, оставаясь большим U f,n элемента И-НЕ 1, достигает значения опорн опорного напряжения стабилитрона 9, от открьшается, после чего заряд конденсатора 5 прекращается и напряжение на конденсаторе остается постоянным и равным U опорн (UOOOPH-K . где Е - уровень 1).

В этот же момент t напряжение на конденсаторе 3 еще меньше уровня , поэтому элемент И-НЕ 1 по-прежнему находится в закрытом состоянии и на выходе 10 продолжается действие установочного импульса (уровня 1).

Если источник питания выклнзчится и напряжение питания Е на шине 11 пропадет во время действия установочного импульса на выходе 10, то действие установочного импульса прекращается и напряжение на выходе элемента И-НЕ 1 спадает с уровня 1 до нуля. Напряжение уровня О на выходе инвертора 2 при этом также спадает д нуля.

В момент t1 заряд конденсатора 3 прекращается и он начинает разряжаться по цепи: резистор 4, шина 11, выходное сопротивление выключенного источника питания, открытый диод 8.

Конденсатор 5 в момент 13 также начинает разряжаться от напряжения, равного UjnopM ° резистор 6, шина 11, выходное сопротивление выключенного источника питания, шина 12. Стабилитрон 9 при этом переходит в закрытое состояние.

Диод 7 по мере разряда конденсаторов 3 и 5 находится в закрытом состоянии до тех пор, пока не произойдет выравнивание напряжений в точкях 14 и 15 мостовой схемы (момент t на фиг. 2).

R R ; R 4 X R j, , где R - сопротивление резистора 4; R - сопротивление резистора 6; R - выходное

0

0

сопротиЕ, выключен ;о: 7 ясч лчника питания.

В момент t открывается ди(:д 7 и конденсаторы J и 5 на -1ииают одновременно разряжаться по цепи: резистор 6, шина 11, выходное сопротинарние вы ключенного источника питания, шина 12, открьп-ый диод 8, и резистор 4 - практически не оказывает влияния на процесс разряда. Оба диода 7 и 8 находятся в открытом состоянии.

За время i момента t после исчезновения напряжения питания g Е (фиг. 2) схема приходит в исходное состояние, а конденсаторы 3 и 5 полностью разряжаются.

Если в момент t напряжение Е на , шине 11 йновь появится, то на выходе 10 формируется передний фронт установочного импульса. Все описанные процессы, связанные с зарядом конденсаторов 3 и 5, происходят аналогичным образом. Конденсатор 5 начинает 5 быстро заряжаться до уровня oncf конденсатор 3 - медленно заряжаться до напряжения, равного .

В момент t напряжение на конденсаторе 3 (в точке 14 мостовой схемы) Q достигает значения , а напряжение на конденсаторе 5 (в точке 15 мостовой схемы) к этому моменту времени равно и пор . Таким образом, в момент t. на обоих входах элемента И-НЕ 1 начинают действовать уровни напряжений превьпиающие U пор и создаются условия для переключения элемента И-НЕ 1 из состояния 1 в состояние О. Элемент И-НЕ 1 начинает переключаться, формируя задний фронт установочного и myльca. Одновременно с переключением элемента И-НЕ 1 начинает переключаться из состояния О в состояние 1 инвертор . 2, при этом на его выходе появляется перепад напряжения &V .

В момент переключения инвертора 2 напряжение в точке 14 мостовой схемы, а следовательно, и на входе элемента И-НЕ 1 скачкообразно увеличивается от значения U „ до величины, ; равной и и пор+ ,. При этом резко ускоряется переключение элемента И-НЕ 1 и задний фронт установочного импульса формируется с высокой кру-

0

5

0

5

, и ,. Е

t5

И ДИОД 7

тизной спада. U, от1фьшается.

При этом конденсатор 3 быстро разряжается через открытый диод 7 и ста-

билитрон 9 до тех пор, пока напряжение в точке.. 14 не будет равньи напряжению в точке 13,

При этом остаточное напряжение на конденсаторе 3 равно нулю.

Таким образом, через некоторое время после формирования установочного импульса напряжение между обкладками конденсатора 3 равно нулю, а . конденсатор 5 остается при этом заряженным до напряжения дпори

При пропадании напряжения Е на шине 11 в момент t, т.е. после того как установочный импульс на выходе 10 уже сформировался, напряжение уровня О на выходе элемента И-НЕ 1 спадает до нуля, а на выходе инвертора 2-е уровня 1 до нуля. При этом в результате падения напряжения питания инвертора 2 он закрывается, точка 13 мостовой схемы оказывается отключенной от выхода инвертора 2.

5 с момента t, начинарезистор 6, Так как напКонденсатор

ет разряжаться по цепи: шина 11, R вкх, пмна 12. ряжение между обкладками конденсатора 3 было равно нулю, то диоды 7 и 8 оказываются в закрытом состоянии и по мере разряда конденсатора 5 напряжение между обкладками конденсатор 3 практически не изменяется и остается равным нулю.

вое от

момента t,, ко7

За время

торое определяется только длитель-. ностью процесса разряда конденсатора 5 схема возвращается в исходное состояние.

При бсшьшон значении R j, в предлагаемое устройство необходимо ввести дополнительный резястор, один вывод которого подключается к шине 11, а другой - к шине 12, как показано пунктиром на фиг. 1. Дополнительный

резистор шунтирует R pj,, и обеспечивает быстрый разряд конденсатора 5 при выключении источника питания.

Предлагаемое .устройство для формирования установочного импульса по сравнению с известным, характеризуется значительно меньшим временем восстановления исходного состояния во время выключения напряжения питания

(моменты

35

чt, на фиг.2).

Ф

ормула изобретения Устройство для формирования установочного импульса, содержащее инвертор, первый и второй резисторы, основной и вспомогательный конденсаторы, причем первый вьшод каждого резистора соединен с шиной питания, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом основного конденсатора, второй вывод второго резистора соединен с первым выводом вспомогательного конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования за счет уменьшения времени восстановления, введены элемент И,- НЕ, первый и второй диоды, стабилитрон, первый вход элемента И-НЕ соединен с вторым выводом первого резистора и анодом первого диода, выход элемента И-НЕ соединен с входом инвертора, выход которого соединен с вторым выводом основного конденсатора и катодом второго диода, анод которого соединен с общей шиной и анодом стабилитрона, катод стабилитрона соединен с вторым входом элемента И-НЕ, вторым выводом второго резистора и катодом первого диода, выход элемента И-НЕ является выходом устройства.

Изобретение может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники для формирования установочного импульса при включении источника питания. Цель изобретения - расширение области использования достигается за счет уменьшения времени восстановления. Устройство содержит элемент И-НЕ 1, инвертор 2, основной конденсатор 3, первый резистор 4, вспомогательный конденсатор 5, второй резистор 6, первый 7 и второй 8 диоды, стабилитрон 9, выход 10 устройства, шину 11 питания, общую шину 12. Уменьшение времени восстановления устройства достигнуто за счет ускоренного разряда основного конденсатора 3 при кратковременном отключении питания через диод 7 и резистор 6, в то время как заряд основного конденсатора 3 происходит через более высокоомный резистор 4. Это позволяет обеспечить медленный заряд и быстрый разряд основного конденсатора 3, т.е. обеспечить необходимую длительность установочного импульса при сокращении времени восстановления. 2 ил.

Фиг. 2