Заторможенный генератор прямоугольных импульсов Советский патент 1993 года по МПК H03K3/33 H03K3/284 

Изобретение относится к области импульсной техники. Устройство, выполненное s соответствии с предлагаемым решением, может использоваться для получения прямоугольных импульсов в случаях, когда от устройства формирования требуется нулевое время восстановления. Такие заторможенные генераторы прямоугольных импульсов (с нулевым временем восстановления) используются в качестве датчиков эталонных, не зависящих от частоты запуска, интервалов времени; в качестве устройств задержки импульсов с неизменным значением задержки; в релаксационных делителях частоты с повышенными значениями коэффициента деления.

Целью изобретения является увеличение длительности формируемых импульсов при обеспечении нулевого времени восстановления и уменьшения габаритов устройства.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - выполнение предложенного устройства с использованием интегрального счетчика импульсов; на фиг. 3 - графики напряжений в характерных точках предложенного устройства.

Прежде, чем перейти к описанию работы устройства, дадим пояснение некоторым терминам, используемым в тексте описания, В устройстве используется сметчик с

00

со ся ел о

00

потенциальным выходом. Это счетчик, выходной сигнал с каждого из разрядов которого вырабатывается в форме уровня напряжения. К данному типу относятся счетчики на триггерах, выполненных на биполярных и полевых транзисторах, интегральные счетчики на универсальных логических элементах. Счетчики на ферро- транзисторных ячейках не имеют потенциального выхода и для использования в предложенном устройстве непригодны. Сброс примененного счетчика осуществляется по положительному перепаду на входе сброса.

Импульсный трансформатор в предложенном устройстве входит в схему блокинг- генератора с обмотками, включенными в эмиттерной и базовой цепях биполярного p-n-р транзистора. При таком включении число витков вторичной (базовой) обмотки должно быть больше числа витков первичной (эмиттерной) обмотки. Только в этом случае могут обеспечиться условия для возникновения блокинг-процесса.

Использование остальных элементов пояснений не требует. Перейдем к рассмотрению состава и работы предложенного устройства.

Предложенное устройство состоит из:

-счетчика импульсов с потенциальным выходом 1, имеющего вход установки 2, счетный вход 3, выход старшего разряда 4 и инверсный выход старшего разряда 5;

-потенциометра 6, имеющего один вывод 7, другой вывод 8 и вывод движка 9;

-времязадающего резистора 10;

-времязадающего конденсатора 11;

-импульсного трансформатора 12, имеющего один вывод базовой обмотки 13, другой вывод базовой обмотки 14, один вывод эмиттерной обмотки 15 и другой вывод эмиттерной обмотки 16;

-диода 17;

-биполярного p-n-р транзистора 18;

-входной клеммы 19;

-выходной клеммы 20;

-клеммы для подачи питания блокинг- генератора 21.

Вход установки 2 счетчика импульсов с потенциальным выходом 1 соединен со входной клеммой 19..Счетный вход 3 счетчика импульсов с потенциальным выходом 1 соединен с одним выводом 15 эмиттерной обмотки импульсного трансформатора 12, с анодом диода 17 и с эмиттером биполярного р-п-р транзистора 18. Выход 4 старшего разряда счетчика импульсов с потенциальным выходом 1 соединен с выходной клеммой 20. Инверсный выход 5 счетчика импульсов с потенциальным выходом 1 соединен с одним выводом 7 потенциометра 6, другой вывод 8 которого соединен с одним выводом времязадающего конденсатора 11 и с коллектором биполярного p-n-р транзистора 18, а также с общей шиной (корпусом) устройства. Вывод 9 движка потенциометра 6 соединен с одним выводом времязадающего резистора 10, другой вывод которого соединен с другим выводом времязадающего

конденсатора 11 и с одним выводом 13 базовой обмотки импульсного трансформатора 12. Другой вывод 14 базовой обмотки импульсного трансформатора 12 соединен с базой биполярного p-n-р транзистора 18.

5 Другой вывод 16 эмиттерной обмотки импульсного трансформатора 12 соединен с катодом диода 17 и с клеммой питания блокинг-генератора 21.

Предложенное устройство работает

0 следующим образом.

В устойчивом состоянии устройства на выходе 4 старшего разряда счетчика 1 импульсов с потенциальным выходом устанавливается напряжение логического нуля, на

5 инверсном выходе 5 старшего разряда указанного счетчика - напряжение логической единицы. Напряжение логической единицы с инверсного выхода 5 старшего разряда счетчика 1 подается на потенциометр 6;

0 часть этого напряжения снимается с движка 9 потенциометра б. Напряжение, снимаемое с движка 9 потенциометра 6, численно равно Uc макс - тому максимальному напряжению, которое возникает на

5 времязадающем конденсаторе 11 при работе блокинг-генератора на биполярном p-n-р транзисторе 18 в режиме автоколебаний, Величина Uc макс больше напряжения питания блокинг-генератора, подаваемого

0 на клемму 21. Поскольку напряжение, снимаемое с движка 9 потенциометра б, больше напряжения питания блокинг-генератора, биполярный транзистор 18 заперт, Времязэдающий конденсатор 11 заряжен

5 до напряжения Uc макс. В этом состоянии устройство может находиться сколько угодно долго - до прихода запускающего сигнала на входную клемму 19.

Входной запускающий импульс посту0 пает на вход установки 2 счетчика 1 и устанавливает на выходе 4 старшего разряда указанного счетчика еигнал логической 1. На выходной клемме 20 формируется фронт выходного импульса. Одновременно на

5 инверсном выходе 5 старшего разряда счетчика 1 устанавливается сигнал логического нуля. Соответственно, низкий уровень выходного напряжения оказывается и на выводе движка 9 потенциометра 6. Заряженный времязадающий конденсатор 11

начинает теперь разряжаться через время- задэющий резистор 10 и выходное сопротивление потенциометра (со стороны движка 9). Напряжение на времязадающем конденсаторе, а следовательно и на базе биполярного p-n-р транзистора 18, уменьшается. Когда оно станет меньше напряже- ния питания блокинг-генератора, поступающего на клемму 21, эмиттерный переход биполярного р-л-р транзистора 18 получает прямое смещение. Учитывая, что число витков базовой обмотки импульсного трансформатора 12 больше, чем число витков эмиттерной обмотки, можно убедиться, что в блокинг-генераторе, образованном биполярным p-n-р транзистором 18 и импульсным трансформатором 12, выполняются условия для блокинг-процесса. Биполярный транзистор 18 лавинно включается, и начинается процесс формирования вершины выходного импульса блокинг-генератора. К моменту окончания импульса блокинг-генератора времязадающий конденсатор 11 окажется заряженным до напряжения Uc макс. После этого транзистор 18 выключается, а времязадающий конденсатор 11 опять начинает разряжаться через времязадающий резистор 10 и выходное сопротивление потенциометра 6. Выходной импульс блокинг-генератора снимается с его эмиттера; он поступает на счетный вход 3 счетчика 1. Счетный вход 3- счетчика 1 является динамическим : срабатывание происходит по срезу поступающего импульса блокинг-генератора.

Когда времязадающий конденсатор 11 вновь- разрядится и напряжение на нем станет меньше напряжения питания блокинг- генератора, последний вырабатывает второй импульс, который с эмиттера биполярного р-п-р транзистора 18 опять поступает на счетный вход 3 счетчика 1 и отсчитывается этим счетчиком.

Процессы в блокинг-генераторе повторяются, в результате чего он вырабатывает серию импульсов, от первого до n-го. Число п зависит от разрядности счетчика, номера его старшего разряда.

n-ый выходной импульс блокинг-генератора, поступая на счетный вход 3 счетчика 1, вызывает переключение напряжения в его старшем разряде. На выходе 4 старшего разряда счетчика 1 напряжение переключится до уровня логического нуля. Таким образом, формируется срез выходного импульса на клемме 20 и выходной импульс заканчивается.

Напряжение на инверсном выходе 5 старшего разряда счетчика 1 принимает значение логической 1. На выходе 9 движка

потенциометра б устанавливается напряжение, равное Uc макс- Так как с момента формирования среза n-го выходного импульса блокинг-генератора напряжение на время- задающем конденсаторе 11 также достигло значения Uc макс, то дальнейшее изменение напряжения на времязадающем конденсаторе 11 приостанавливается, и какие-либо переходные процессы изменения напряже0 ния на времязадающем конденсаторе после окончания выходного импульса на клемме 20 в устройстве отсутствуют. Время восстановления устройства равно нулю.

Длительность выходного импульса уст5 ройства в п раз больше периода следования импульса блокинг-генератора. Вследствие этого удается реализовать больше длительности выходного импульса даже при сравнительно небольшой индуктивности

0 намагничивания импульсного трансформатора и, соответственно, небольшой емкости времязадающего конденсатора 11.

Подчеркнем дополнительно особенности работы устройства, необходимые для

5 понимания существа предполагаемого изобретения:

а) Переключение счетчика 1, соответствующее формированию среза выходного импульса устройства, происходит по срезу

0 (заднему фронту) последнего импульса серии импульсов бпокинг-генератора. При срабатывании по срезу импульса блокинг- генератора оказывается, что времязадающий конденсатор 11 успел полностью (до

5 напряжения Uc макс) зарядится током базовой обмотки импульсного трансформатора, протекающим во время формирования импульса блокинг-генератора. Так как после переключения счетчика на времязэдающее

0 сопротивление с движка потенциометра поступит напряжение, тоже равное Uc макс, то при таком функционировании элементов устройства после формирования среза выходного импульса на клемме 20 никакие

5 переходные процессы изменения напряжения на времязадающем конденсаторе не возникают, и в этом случае процессов восстановления и, соответственно, времени восстановления.

0б) В принципе обеспечить равенство

напряжения Uc макс, возникшего на конденсаторе в результате его зарядки импульсным током базовой обмотки импульсного трансформатора во время формирования

5 импульса блокинг-генератора. и напряжения, снимаемого с движка потенциометра при выходном уровне логической единицы на выходе 5 счетчика всегда возможно только с конечной степенью точности. Но и при небольшом (в пределах обеспечиваемой

точности) неравенстве этих величин предложенное устройство имеет преимущества по сравнению с прототипом: при прочих равных условиях, например, при одной и той же длительности выходного импульса, в предложенном устройстве требуется в п раз меньшая времязадающая емкость; из-за этого процесс выравнивания напряжений (Uc макс и поступающего с делителя при конечной точности подстройки) происходит в п раз быстрее, Вследствие этого даже при конечной точности обеспечения подстройки напряжений время восстановления будет исчезающе малым.

Базовым устройством по отношению к предложенному можно считать устройство- прототип по авт.св. СССР N 661724. По сравнению с базовым устройством предложенное устройство имеет практически те же преимущества, которые были отмечены при сопоставлении с прототипом, а именно: ,

-расширен (в сторону увеличения) диапазон длительностей выходного импульса, которые можно реализовать в устройстве без времени восстановления; обеспечена работа устройства в миллисекундном и секундном диапазонах длительностей выходного импульса;

-уменьшены габариты устройства за счет устранения необходимости использовать импульсный трансформатор со значительной индуктивностью намагничивания и времязэдающий конденсатор большой емкости;

- при прочих равных условиях (одинаковой длительности выходного импульса, одинаковом допустимом динамическом отклонении длительности) снижены требования к точности выставления напряжения на выходе потенциометра, что повышает технологичность настройки устройства. Формула изобретения Заторможенный генератор прямоугольных импульсов, содержащий блокинг-гене- ратор на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, с обмотками импульсного трансформатора, включенными соответственно в цепи базы и эмиттера транзистора, времязадающую RC-цепь, выход которой соединен со свободным выводом базовой обмотки импульсного трансформатора, вывод резистора времяза- даю.щей RC-цепи соединен с подвижным

выводом потенциометра, один из выводов которого соединен с выводом конденсатора времязадающей RC-цепи и с общей шиной устройства, отличающийся тем, что, с целью увеличения длительности генерируемых импульсов при сохранении нулевого времени восстановления и уменьшения габаритов устройства, в него введен счетчик импульсов с потенциальным выходом, выход старшего разряда которого соединен с выходной шиной, инверсный выход старшего разряда - с другим выводом потенциометра, вход установки - с входной шиной, а счетный вход - с эмиттером транзистора блокинг-генератора.

Использование: в области импульсной техники для получения прямоугольных импульсов в случаях, когда от устройства фор- мирования требуется нулевое время восстановления. Сущность изобретения: в генераторе прямоугольных импульсов, состоящем из счетчика 1 с потенциальным выходом и блокинг- генератора на р-п-ртранзисторе 18 с обмотками импульсного трансформатора 12, включенными в цепи базы и эмиттера указанного транзистора, вход синхронизации счетчика соединен с эмиттером p-n-p-транзистора блокинг-гене- ратора. Срабатывание счетчика при отсчете импульсов блокинг-генератора произво- дится по срезу импульса блокинг-генератора. За счет этого при окончании выходного импульса устройства времязадающий конденсатор 11 генератора, роль которого играет конденсатор блокинг-генератора, оказывается заряженным до исходного напряжения, и переходные процессы, связанные с восстановлением начальных условий, исключаются. Использование счетчика 1 позволило при сохранении нулевого времени восстановления расширить диапазон длительностей, формируемых заторможенным генератором прямоугольных импульсов. 2 ил. с/. с

г

Фиг.1

gMftrtt

t rt

en

tv.

s

g

ФЦ2 2

-Наиражвнйв на выходе сгарзвго разряда 4 счетчика 1

Напряжение на врвмязадащ,ен конленсаторв П

Г&УГJ; Tfortgi

Т

-M

,5B №m

Irfm

Т