Программируемый мультивибратор Советский патент 1992 года по МПК H03K3/28 H03K3/03 

Изобретение относится к импульсной и электроизмерительной технике, предназначено для программного управления частотой, скважностью и количеством импульсов в сериях и может быть использовано в автоматизированных системах управления и других областях науки и техники.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет программного управления частотой, скважностью и количеством импульсов в сериях.

На фиг.1 приведена функциональная схема программируемого мультивибратора;

на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Программируемый мультивибратор содержит счетный триггер 1, первый 2 и второй 3 логические элементы 2И, инвертор-дифференциатор 4, элемент 5 задержки, блоки 6.1, 6.2 программной задержки, счетчик 7 импульсов, схему 8 сравнения кодов, логический элемент ИЛИ- НЕ 9. (Схема 8 сравнения кодов выполнена на микросхеме К559СК1).

Второй выход инвертора-дифференциатора 4 является выходом инвертора, а первый его выход - дифференцирующий.

ю со

Os

сл

Блоки 6.1, 6.2 программной задержки содержат прецизионные цифроаналоговые преобразователи 10.1, 10.2 (типа КМП817ПА1), генераторы 11.1,11.2 линейно нарастающего напряжения с положительным выходным напряжением (ЛНН), аналоговые компараторы 12.1, 12.2 (типа КР597СА2 с парафазным выходом и включенные без стробирования), для увеличения чувствительности которых в области малых временных длительностей подключают усилители постоянного тока аналоговыми коммутаторами (например, типа KP59QKH4 с объединенной парой нормально разомкнутых и нормально замкнутых перекидных контактов, управляемых одним битом информации).

Генераторы 11.1,11.2 содержат на входе аналоговый ключ на коммутаторе КР590КНЗ (четвертый ключ). Входы С1, С2 коммутатора являются входами разрешения блоков 6.1, 6.2 а V-вход - входом их запуска. Во втором блоке 6.2 второй вход разрешения подключен к потенциалу высокого уровня напряжения.

Цифроаналоговые преобразователи 10.1, 10.2 подключены к прямым входам компараторов 12.1, 12.2, к инверсным входам которых подключены выходы генераторов 11.1, 11.2 ЛНП.

Инверсный выход счетного триггера 1 подключен к своему входу и к входу запуска первого блока 6.1 программной задержки. Прямой выход счетного триггера 1 подключен к счетному входу счетчика 7 импульсов и к входу запуска второго блока 6.2 программной задержки. Первый вход разрешения первого блока 6.1 программной задержки подключен через элемент 5 задержки к, входу инвертора-дифференциатора 4, ко второму входу элемента 2И 2, к первому входу элемента 2И 3 и к первому входу разрешения второго блока 6.2 программной задержки. Вход S счетного триггера 1 соединен с первым выходом инвертора-дифференциатора 4, вторым выходом соединенного с входом установки счетчика 7 импульсов. Счетный вход С счетного триггера 1 соединен с выходом элемента 2И 2, первый вход которого подключен к выходу первого блока 6.1 программной задержки. Вход R счетного триггера 1 подключен к выходу элемента 2И 3, второй вход которого соединен с выходом второго блока 6.2, программной задержки. Информационные выходы счетчика 7 импульсов соединены с входами А схемы 8 сравнения кодов, выходом подключенной через элемент 9 ИЛИ-НЕ ко второму входу разрешения первого блока 6,1 программной задержки.

Программируемый мультивибратор работает следующим образом.

В начальный момент времени на шине Вход программируемого мультивибратора присутствует низкий уровень напряжения. На прецизионные цифроаналоговые преобразователи 10.1, 10.2 блоков 6.1, 6.2 и на схему 8 сравнения кодов подаются коды от внешнего управляющего комплекса. На

0 преобразователь 10.1 подается код длительности пауз между импульсами NTH, на преобразователь 10.2 - код длительности импульсов Мтп, а на схему 8 сравнения кодов - код количества импульсов Ми в серии,

5 Низкий уровень по шине Вход поступает через элемент 2И 3 на R-вход счетного триггера 1; на втором входе элемента 2И 3 присутствует высокий уровень с выхода блока 6.2 (задействован инверсный выход ана0 лотового компаратора 12.2). На первом входе элемента 2И 2 присутствует низкий уровень с выхода блока 6.1 (задействован прямой выход аналогового компаратора 12,1). На входе С счетного триггера 1 поэто5 му присутствует низкий уровень, а на его вход поступает высокий уровень с выхода дифференциатора 4 по цепи резистора.

В результате на прямом выходе счетного триггера 1 присутствует низкий (запреща0 ющий запуск блока 6.2) уровень напряжения, а на инверсном - высокий (разрешающий запуск блока 6.1) уровень.

Низкий уровень по шине Вход также поступает на первые входы разрешения

5 блоков 6.1, 6.2, блокируя подачу положительных импульсов с выходов счетного триггера 1 на запуск генераторов 11.1,11.2 Л Н Н. Низкий уровень на шине Вход, проин- вертированный в установочный высокий ин0 вертором 4, со второго его выхода поступает на установочный вход счетчика 7 импульсов, устанавливая на его информационных выходах нулевой код.

Один из разрядов кодом Мтп, NTH ис5 пользуется для подключения через аналоговые коммутаторы усилителей либо для подключения через аналоговые коммутаторы непосредственно входов аналоговых коммутаторов 12.1, 12.2 без усилителей

0 (коммутаторы и усилители не показаны). В последнем случае от выходов усилителей отключаются входы компараторов 12.1, 12,2, а к ним подключаются выходы преобразователей 10.1, 10.2 и генераторов 11.1,

5 11.2.

Подача кода Ми на схему 8 сравнения кодов и на входы элемента ИЛИ-НЕ 9 в зависимости от трех режимов работы программируемого мультивибратора:

1) генерации одиночного импульса;

2)генерации серии импульсов;

3)генерации непрерывной последовательности импульсов.

Осуществляется следующим образом. Один из разрядов кода Ми подается на вход строба, а другой из разрядов этого кода - на первый вход ИЛИ элемента ИЛИ-НЕ 9, на второй вход которого поступает низкий уровень напряжения с выхода схемы 8 сравнения кодов. При совпадении кодов Ми информационных выходов счетчика 7 импульсов в схеме 8 сравнения кодов последняя вырабатывает на выходе высокий уровень (код Ми подается на В- входы схемы 8).

В режиме генерации одиночного импульса на входы строба и ИЛИ подаются высокие уровни двух из разрядов кода Ми.

8этом случае на выходе элемента ИЛИ-НЕ

9постоянно присутствует низкий (запрещающий генерацию длительности паузы генератором 11Г1) уровень, подаваемый на второй вход разрешения блока 6.1, Остальные разряды кода Ми и уровень с выхода схемы 8 сравнения кодов безразличны.

В режиме генерации серии импульсов на вход строба элемента ИЛИ-НЕ 9 подается также высокий уровень одного из разрядов кода Ми, а на. первый вход ИЛИ этого элемента - низкий уровень. В результате появление низкого (запрещающего) уровня с выхода элемента ИЛИ-НЕ 9 возможно в случае, когда количество импульсов, подсчитанное счетчиком 7, не станет равным запрограммированному количеству импульсов, соответствующему коду Ми. Высокий уровень с выхода схемы 8 сравнения кодов, преобразуясь в низкий элементом ИЛИ-НЕ 9, запрещает дальнейшую генерацию интеграла паузы генератором 11.1 и останавливает генерацию серии импульсов.

В режиме генерации непрерывной последовательности импульсов на вход строба элемента ИЛИ-НЕ 9 подается низкий уровень. Безотносительно уровней на входах ИЛИ элемента 9 на его выходе постоянно присутствует высокий (разрешающий генерацию длительности паузы генератором 11.1) уровень. Длительность непрерывной последовательности импульсов определяется длительностью подачи положительного перепада на шину Вход программируемого мультивибратора с сохранением длительности последнего импульса последовательности.

Инициализация генерации импульсов программируемым мультивибратором осуществляется, в отличие от прототипа, положительным перепадом на шине Вход. На инверсном выходе счетного триггера 1 к

этому моменту присутствует высокий (разрешающий запуск генератора 11.1) уровень. Для устранения ложного запуска генератора 11.1 на первый вход разрешения блока

6.1 положительный перепад с шины Вход поступает через элемент 5 задержки, длительность которой должна превышать время опрокидывания счетного триггера 1 в противоположное исходному состояние.

0 Все происходящие процессы рассматриваются для случая режима генерации серии импульсов.

Положительный перепад на шине Вход, инвертируясь и дифференцируясь

5 инвертором-дифференциатором 4 в импульс отрицательной полярности на первом выходе, по входу S счетного триггера 1 опрокидывает его из исходного в противоположное исходному состояние.. На прямом

0 выходе счетного триггера 1 появляется .высокий (запускающий генератор 11.2) уровень, а на инверсном - низкий.

Поскольку на втором входе разрешения блока 6.2 постоянно присутствует высокий

5 уровень, то на вход собственно генераторов ЛНН поступает запускающий перепад. На выходе генератора 11.2 начинает нарастать напряжение, подаваемое на инверсный вход компаратора 12.1. Компаратор 12.2

0 сравнивает напряжения с выходов преобразователя 10.2 и генератора 11.2. В момент совпадения этих напряжений на инверсном выходе компаратора 12.2 появляется короткий импульс (его длительность определяет5 ся временем опрокидывания счетного триггера 1 из противоположного в исходное состояние) отрицательной полярности, который, проходи через элемент 2И 3 на R- вход счетного триггера 1, опрокидывает его

0 в первоначальное состояние. На прямом выходе триггера 1 формируется импульс длительностью, определяемой кодом Мти и длительностями задержек используемых элементов. На прямом выходе вновь появ5 ляется низкий уровень, прекращающий нарастание напряжения генератора 11.2 и снимающий напряжение с инверсного входа компаратора 12.2. На входе R триггера 1 устанавливается высокий уровень. На ин0 версном выходе триггера 1 также устанавливается высокий уровень, запускающий генератор 11.1, напряжение которого сравнивается компаратором 12.1 с напряжением NTn преобразователя 10.1 При

5 совпадении напряжений компаратор 12.1 вырабатывает короткий импульс положительной полярности, проходящий через элемент 2И 2 на счетный вход триггера 1. Поскольку на его входе D с инверсного выхода присутствует высокий уровень, то тригrep 1 по счетному входу опрокидывается в противоположное исходному состояние. На инверсном выходе триггера 1 формируется импульс длительностью, определяемой кодом Мтп и длительностями задержек используемых элементов. На инверсном выходе триггера 1 появляется низкий уровень, прекращающий нарастание напряжения генератора 11.1 и снимающий напряжение с инверсного входа компаратора 12.1. На счетном входе триггера 1 устанавливается низкий уровень напряжения, а на прямом его выходе - высокий. В дальнейшем повторяются процессы циклического опрокидывания триггера 1.

Счетчик 7 подсчитывает импульсы с прямого выхода счетного триггера 1. На информационных выходах счетчика 7 импульсов увеличивается значение кода. При достижении его значения Ми схема 8 сравнения кодов на выходе выдает высокий уровень, напряжения. На выходе элемента ИЛИ НЕ 9 появляется низкий уровень, запрещающий очередной запуск генератора 11.1, и выработка серии импульсов программируемым мультивибратором завершена.

Генерированные програмируемым

мультивибратором серий импульсов с теми же параметрами и количеством импульсов осуществляется подачей на шину Вход отрицательного и затем положительного перепадов с повторением циклических процессов триггера 1 после получения отрицательного перепада по шине Останов внешним измерительным комплексом.

Генерирование программируемым мультивибратором серий импульсов с другими параметрами и количеством импульсов осуществляется следующим образом. После получения отрицательного перепада по шине Останов внешний измерительный комплекс сначала выдает отрицательный перепад на шину Вход. Затем изменяются значения кодов N™, NTn и подается положительный перепад на шину Вход, запуская циклические процессы в программируемом мультивибраторе.

Программируемый мультивибратор обеспечивает программное изменение частоты, скважности и количества импульсов в сериях. Программным воздействием обеспечивается точность в области малых времен значений длительности импульсов и пауз между ними и выбор одного из трех режимов генерации; одиночного импульса, серии импульсов, непрерывной последовательности импульсов; обеспечивает более высокую точность программного изменения параметров и количества импульсов; имеет

более широкие функциональные возможности за счет программного управления частотой, скважностью и количества импульсов в сериях.

Формул а изобретени я

Программируемый мультивибратор, содержащий счетный триггер, элемент задержки и первый логический элемент 2И, выход которого соединен со счетным входом счетного триггера, инверсный выход которого соединен с его D-входом, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем программного управления частотой, скважностью и количеством импульсов в сериях, в него введены второй логический элемент 2И, инвер- тор-дифференциатор, два блока

программной задержки, счетчик импульсов, схема сравнения кодов, логический элемент ИЛИ-НЕ, при этом инверсный выход счетного триггера соединен со второй выходной шиной мультивибратора и с входом запуска

первого блока программной задержки, а прямой его выход - с первой выходной шиной устройства, со счетным входом счетчика импульсов и с входом запуска второго блока программной задержки, первый вход разрешения которого соединен с первым входом первого логического элемента 2И, со входом инвертора-дифференциатора, с первым входом второго логического элемента 2И и с входной шиной устройства, а также через

элемент задержки - с первым входом разрешения первого блока программной задержки, второй вход разрешения которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ и с шиной Останов мультивибратора, выход первого блока программной задержки соединен со вторым входом второго логического элемента 2И, выход которого соединен со входом счетного триггера, S-вход которого соединен с первым входом инвертора-дифференциатора, второй вход которого соединен с входом установки счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с входами А схемы сравнения кодов, входы

В которой соединены с шинами кода количества импульсов в серии и с входами логического элемента ИЛИ-НЕ, входы первого и второго блоков программной задержки соединены соответственно с шинами кода длительности пауз между импульсами и кода длительности импульсов, а выход второго блока программной задержки соединен со вторым входом первого логического элемента 2И.

ш

ГбЛ Нтп

Изобретение относится к импульсной и электроизмерительной технике и может быть использовано для программного управления частотой, скважностью и количеством импульсов в сериях в автоматизированных системах управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем программного управления частотой, скважностью и количеством импульсов в сериях. Мультивибратор содержит счетный триггер 1, логические элементы 2 И 2, 3, инвертор- дифференциатор 4, элемент задержки 5, блоки программной задержки 6.1, 6.2, счетчик импульсов 7, схему 8 сравнения кодов, элемент ИЛИ-НЕ 9. Работа мультивибратора основана на сравнении программных и линейной нарастающих значений напряжений, формирующих длительность импульсов и пауз между ними в сериях, вырабатываемых счетным триггером, и на сравнении программного и подсчитываемого значений кодов, определяющих количество импульсов счетного триггера в сериях. Устройство обеспечивает высокую точность программного изменения параметров и количества импульсов. 1 п..ф-лы,.2 ил. сл С

4

ffl

ш

ггЕгА

LS

8

NH

9we. $

|р

г

Зь/хоЭ -

I

62

Выход -

№

Фиг/