Многоустойчивый элемент Советский патент 1976 года по МПК H03K29/00 

На фиг. I представлена структурная электрическая схема предлагаемого многоустойчивого элемента; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

лЧногоустойчивый элемент состоит из управляемого одновибратора 1 с выдержкой нри заряде хронирующего конденсатора 2 и с источником тока в цепи заряда, состоящим из транзистора 3, стабилитрона 4 и резисторов 5 и б, обеспечивающим линейную зависимость выдержки времени одновибратора от управляющего напряжения /вых, и цени дифференциальной отрицательной Обратиой связи; состоящей из разделительной цепи, включающей в себя распределительный диод 7 и резистор смещения 8 с ограничительным диодом 9, к которой подключен дифференцирующий конденсатор 10, к другой обкладке которого подсоединен токораспределительный элемент, состоящий из ограничительного 11 разделительного 12 диодов и стабилитрона 13, другой вывод стабилитрона 13 подключен к базе разрядного транзистора 14, коллектор которого через резистор 15 и диод 16 подключен к запоминающему конденсатору 17 и к входу управления выдержкой времени одповибратора, а к разделительно1му диоду 12 подсоединен источник 18 тактовых импульсов. Кроме того, в схему многоустойчивого элемента входят транзисторы 19, 20, диоды 21-26, резисторы 27-30, а также источники питания 31, 32, дополнительный источник .напряжения 33, источник импульсов запуска 34, конденсатор 35 и источник смещения 36.

Позиции на фиг. 2 обозначают: 37 - импульс запуска; 38 - выходные импульсы одновибратора; 39 - тоК заряда конденсатора 10; 40 - хронирующие имлульсы; 41 - ток компенсации.

Схема работает следующим образом.

Одновиб|ратор запускается периодической аоследовательностью импульсов, поступающих игрез конденсатор 35 и диоды 21, 23 на базу транзистора 19. Транзистор 19 открывается, .и с его коллектора поступает положительный потенциал, выделяемый на кремниевом диоде 22, на базу транзистора 20 через резистор 27. Транзистор 20 закрывается, на его коллекторе появляется отрицательный потенциал, который через резистор 29 запирает диод 26. Хронирующий конденсатор 2 начинает заряжаться по линейному закону током от источника тока, вьвполненного на транзисторе 3, стабилитроне 4 и резисторах 5, 6. Ток заряда конденсатора 2 проходит через переход база-эмиттер транзистора 19, поддерживая его в открытом состоянии. Когда заряд конденсатора 2 достигнет величины напряжения на запоминающем конденсаторе 17, диод 25 открывается, и ток через конденсатор 2 резко уменьшается, поскольку емкос-ть конденсатора 17 значительно цревыщает емкость конденсатора 2.

Ток смещения, поступающий от источника смещения 36 через резистор 28 на базу транзистора 19, в этот момент закрывает транзистор 19 и начинает идти через диод 24, ограничивающий потенциал смещения. Ток, проходящий от источника питания 31 (-f/j) через резисторы 30 и 27, открывает транзистор 20, и хронирующий конденсатор 2 разряжается через диоды 22, 24, 25 и транзистор 20. В мо1мент переключе)ия одиовибратора 1 (закрытие транзистора 20) па запоминающий

конденсатор 17 идет короткий и.мпульс тока, который при отсутствии обратной связи подзаряжает конденсатор 17.

Для обеспечения устойчивости элемента вводится дифференциальная импульсная отрицательная обратная связь, компенсируюн1,ая ток подзаряда конденсатора 17.

Схема компенсадии работает следующим образом. В момент окончания выдержки одновибраTOipa (фиг. 2), когда транзистор 19 закрывается, закрывается и разделительный диод 7 в цепи развязки, и через резистор 8 начинает заряжаться конденсатор 10 до уровня напряжения ограничения -t/i, подаваемого на ограничительный диод 9. Время заряда дифференцирующего конденсатора 10 выбирается равным лолупериоду хронирующих импульсов, подключаемых через разделительный диод 12 к другой обкладке дифференцирующего конденсатора 10. К этой же обкладке через стабилитрон 13 подключается база разрядного транзистора 14. Хронирующие импульсы синхронны с и.мпульса,ми запуска, а отношение их периодов определяет количество устойчивых состояний элемента. Импульс тока заряда дифференцирующего конденсатора 10 автоматически распределяется на два им-пульса (через периодически открывающийся диод 12 и через ста:билитрон в базу транзистора 14)

таким образом, чтобы через открывающийся транзистор 14, диод 16 и резистор 15 щел импульс тока, равный току подзаряда конденсаTopia 17 и компенсирующий его. Если ток компенсации лревыщает ток нодзаряда, то запоминающий конденсатор 17 несколько разряжается, задержка одновибратора уменьшается, импульс тока заряда дифференцирующего конденсатора 10 сдвигается влево (фиг. 2), и длительность импульса открытия транзистора 14 уменьщается, тем самым уменьшая ток компенсации.

Как видно из фиг. 2, длительность импульсов тока компенсадии в различных устойчивых состояниях не зависит от времени задержки, а только от расположения импульсов тока заряда конденсатора относительно любо1го из хронирующих импульсов, т. е. отсутствует преобразование временного интервала (скважности выходных импульсов одновибратора) в напряжение выхода.

Величина .обратной связи выбирается очень приближенно с помощью резистора 15, и не требуется точная настройка схемы, как у известных время-им.пульсных элементов. Точное

соответствие тОКа компенсадии здесь устанавливается автоматически, что и позволяет значительно увеличить число устойчивых состояний.

Другие преимущества схемы, также способствующие увеличению количества устойчивых состояний, заключаются в нрименении одноBH6ipaTO|pa с выдержкой времени лри заряде хронирующего конденсатора, имеюнхего малую мощность по каналу унравлення выдержкой (очень короткий импульс на подзаряд запоминающего конденсатора), н вамючении источника тока в цепь заряда хронирующего конденсатора, обеспечивающего линейное изменение нанряжения на заряжаемой обкладке.

Перевод элемента в следующее устойчивое состояние осуществляется подачей импульса тока на заряд или раз5ряд запоминающего конденсатора. Величина этого имнульса выбирается примерно такой, чтобы задержка одновибратора при новом значении нанряжения конденсатора изменилась на время, равное периоду хронирующих имиульсов.

Применение таких многоустойчивых элементов позволяет создать м.аксимально простые и надежные устройст1ва памяти (или накоиители) напряжений, скважности и числа импульсов. Элементы могут быть ирименены в качестве автоматических задатчико-в для электронных регуляторов, выпускаемых промышленностью и широко применяющихся для автоматизации различных технологических процесCOiB.

6

Формула изобретения

Миогоустойчивый элемент, содержащий одновибратор, вход запуска соторого подключен

5 к источнику ИМпульоов запуска, вход управления задержкой соединен с запоминающим конденсатором, а выход через разделительный диод подключен к дифференцирующему конделеатору, ограничителы-юму диоду п резистору смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности устойчивых состояний, в него введен токорасиределительный элемент, содержащий стабилитрон, один вывод которого иодключен к ограничительному диоду, к второй Обкладке дпфферени,ирующего .конденсатора и через разделительный диод соединен с источником тактовых импульсов, а другой вывод подсоединен к базе разрядного транзистора, эмиттер которого под0 -ключей :К дополнительному источнику напряжения, а коллектор через резистор и диод подключен (К точке соединения запоминающего конденсатора с входом управления задержкой одловибратора.

5

Источники информации, принятые во вниманиетри экспертизе.

1.Я. Е. Беленький. Многофазные релаксационные схемы на транзисторах. М., «Связь,

0 1972, стр. 109 (аналог).

2.В. П. Сигорокий и др. Многоустойчивые элементы дискретной техники. М., «Энергия, 1966, стр. 39 (прототип).

3 -У, и Л

J7-U 38

33

irLTLJUllrtruU U LLrLr TU

П

J7

U

и

41