Формирователь импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K6/02 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение при создании малогабаритных цифровых вычислительных устройств, а также в приборах и устройствах автоматического контроля и регулирования.

Известен двухтактный импульсный формирователь, содержащий входной трансформатор, двухполупериодный выпрямитель и формирующий тракт с трансформаторным выходом и входным помехозащитным контуром, содержащим RC-фильтр и диодный ограничитель l.

Недостатком такого формирователя импульсов является низкая помехозащищенность, низкая стабильность работы, обусловленная зависимостью порогов срабатывания и отпускания от параметров транзисторов, искаженная форма выходных импульсов, а также громоздкость схемы.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство преобразования синусоидального напряжения в импульсное, содержащее двухкаскадный усилитель с входной и выходной трансформаторной цепями. В эмиттерную цепь второго каскада усилителя включены последовательно соед1П1енные конденсатор и диод, один из электродов которого заземлен. Между входной цепью усилителя и общей точкой соединения эмиттера трат1зистрра второго каскада и конденсатора включена цепь обратной связи. На выходе устройства вырабатывается периодшсеское нес1шусоидальное напряжение 2.

Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность и непрямоугольная форма выходных импульсов.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и улучщение формы выходных импульсов.

Это достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий источник гаггакия, поспедовательно соединенные входной трансформатор, двухполупериодный выпрямитель, помехозащитный контур, состоящий из Т.С-фил1,тра и Д1юдного ограничителя, формирующий тракт из последовательно соед{шенкых транзисторных усилительных каскадов, включенных по схеме с общимэмиттером, npi-гчем между выходом второго усилительного каскада и входом третьего усилительного каскада включена послелогательная RC -цепь, введены логический элемент НЕ, диод и транзистор, причем вход первого усилительного каскада соединен через резистор с выходом второго усилительного каскада, на выходе формирователя включен логический элемент НЕ, вход которого соединен с коллектором транзистора третьего усилительного каскада, а в коллекторную цепь транзистора третьего усилительного каскада включен диод, катод которого непосредственно подсоединен к коллектору транзистора, а анод соед1шен через резистор с положительным полюсом источника питания. На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2 временные диаграммы напряжений, поясняющие работу формирователя. Формирователь импульсов содержит источник питания, последовательно соединенные входной трансформатор 1, двухполупериодный выпрямитель 2, помехозащитный контур 3, состоящий из TRC -фильтра 4, 5 и диодного ограничителя 6, формирующий тракт 7 из последовательно соединенных транзисторных усилительных каскадов 8, 9, 10, включенных по схеме с общим эмиттером. Между выходом второго усилительного каскада 9 и входом третьего усилительного каскада 10 включена последовательная ЯС-цепь 11. Вход первого усилительного каскада 8 соединен через резистор 12 с выходом второго усилительного каскада 9. На выходе формирующего тракта 7 включен логический элемент НЕ 13, вход которого соединен с коллектором транзистора третьего усилительного каскада 10. В коллекторную цепь транзистора третьего усилительного каскада 10 включен диод 14, катод непосредственно подсоединен к коллектору транзистора, а анод через резистор 15 соединен с положительным полюсом источника питания. Режим работы первого усилительного каскада 8 в исходном состоянии задается резистором 12 и резистором 16, соединяющим базу транзистора с одной из шин источника питания. На временной диаграмме (фиг. 2)-обозначены U 2 - входной сигнал синусоидальной формы; и 2 - сигнал на выходе двухполупериодного выпрямителя 2; - порог срабатывания первых двух усилительныхкаскаддв 8, порол отпускания первого усилительного каска . да 8; Uq - потенциал на колле1сторе транзистора второго усилительного каскада 9; U напряжение на конденсаторе формирующей RC цепочки 11-; Ug. выходной сигнал формирователя на выходе логического элемента НЕ 13; t р - время появления выходного импульса. Устройство работает следующим образом. Входной синусоидальный сигнал U U| Sincu выпрямляется двухполупериодным вьшрямителем 2 и в виде синусоидальных импульсов отрицательной полярности U2 удвоенной частоты поступает на вход первого усилительного каскада 8; В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала транзистор первого усилительного .каскада 8 открыт. Транзисторы второго и третьего усилительных каскадов 9, 10 заперты. На выходе логического элемента НЕ 13 низкий потенЩ1ал. Порог срабатывания устройства, определяющий момент пoявлeнияi„импyльca Ug, ,на 6ыи ходе логического элемента НЕ 13 аналитически определяется выражением arcsm ср 2frf где время появления выходного импульса; f - частота входного синусоидального сигналаUojf, - порог отпускания первого усилительного каскада 8; эффективное значение амплитуды входного синусоидального сигнала Ug. При увеличении входного сигнала (отрицательной полярности) до величины порога срабатывания Ucpg, который настраивается резистором 12, транзистор первого каскада 8 лавинообразно запирается, а транзистор второго каскада 9 входит в режим насыщения. При этом состояние транзистора третьего каскада 10 не изменяется, так как на его базу itoдается через дифференцирующий конденсатор последовательной КС-цепи 11 запирающий имцульс. На коллекторе транзистора третьего каскада 10.по-прежнему высокий потенциал,а на выходе элемента НЕ 13 низкий потенциал . При уменьшении входного сигнала U по закону синуса до величины порога отпускания , первых двух усилительных каскадов 8, 9 транзистор первого каскада 8 лавинообразно входит в режим насыщения, а транзистор второго каскада 9 - в режим отсечки. На коллектор. транзистора второго каскада 9 возникает высокий потенциал U , который в виде отпирающего . импульса (if. посредством дифференцирующего конденсатора RC-цепи И подается на базу транзистора третьего усилительного каскада 10. Транзистор каскада 10 входит в режим насыщения, потенциал его коллектора становится низким и на выходе логической схемы НЕ возникает импульс положительной полярности . В следующий полупериод входного сигнала и 13 процесс формирования выходного импульса аналогично. Таким образом, на выходе формирователя появляется серия прямоугольных импульсов с частотой, равной удвоенной частоте входного синусоидального сигнала. Помехоустойчивость по входу формирователя определяется величинами порогов срабатывания и отпускания UQ и зависит . по. закону синуса также от момента появления помехи по отношению к моменту прохождения через нуль синусоиды входного сигнала. Как следует из диаграммы работы устройства, приведенной на фиг. 2j помехоустойчивость устройства по входу на пороге срабатывания (при значении U.., близком ) определяется петлей гистерезиса формирователя , -и, и может в достаточно широких пределах варьиро ваться выбором величины резистора 12. Чтобы на выходе формирователя появился ложный импульс и,, сигнал помехи на входе и по амплитуде должен достичь значения поро га срабатывания Ucpg и,уменьшаясь - порога отпускания ,. При зтом сигнал помехи по длительности должен превышать величину постоянной времени RC-фильтра 4, 5 помехоза. .щитного контура 3: 3 R4C5, не пропускающего помехи меньшей длительности. Кроме того, резистор 12 оказывает стабилизирующее действие на работу устройства. При дост точно малых номиналах этого резистора порог срабатывания iJcpo практически не зависит от параметров транзисторов усилительных каскадов 8, 9 и определяется резистивными элементами этих каскадов и величиной напряжения питанияЕ Порог срабатывания каскада 8 по- постоянному току UCP определяется выражением сре Таким образом, формирователь импульсов преобразует входной синусоидальный сигнал в последовательность прямоугольных импульсов частотой, равной удвоешюй частоте вхошюго cin-нала, и отличается высокой помехоустойчивостью и стабильностью работы в широком диапазоне температур (от -40 до +7(ГС). Формула изобретения Формирователь импульсов, содержаишй источник питания, последовательно соединенные входной трансформатор, двухполупериодный выпря- митель, помехозаищтный контур, состоящий из RC -фильтра и диодного ограничителя, формирующий тракт из последовательно соединенных транзисторных усилительных каскадов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем между выходом второго усилительного каскада и входом третьего усилительного -.каскада включена последовательная РС-цепь, отличающийся тем, что, с целью повыщения помехозащищенности и улучшения формы выходных импульсов, в него введены логический элемент НЕ, диод и транзистор, причем вход первого усилительного каскада соединен через резистор с выходом второго усилительного каскада, на выходе формирователя включен логический элемент НЕ, вход которого соешшен с коллектором транзистора третьего .усилительного каскада, а в коллекторную цепь транзистора третьего усилительного каскада включен диод, катод которого не посредственно подсоед1шен к коллектору транзистора, а анод соединен через резистор с положительным полюсом источника 1штания. Источники Ш1формации, принятые во внимание при экспертизе 1.Инфор1у1ационно-справочный лист N 50370, 1969. 2.Патент США № 3258609, кл. 307-88.5, . игЛ +Ej,

wx.nOM cp

t

t

иг.2