Формирователь импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/01 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в синхронизаторах цифровых устройств, построенных на элементах транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), а так же в импульсных устройствах, предназ наченных для измерения временных интервалов, особенно в тех случаях, ко да требуется высокая стабильность фазы импульсов и высокая надежность Такое формирование необходимо в тех случаях, когда исходный сигнал синхронизации имеет вид синусоиды и не может быть непосредственно использован для синхронизации цифровых устройств. Известен формирователь импульсов содержащий источник синусоидального напряжения, подключенный через разделительный конденсатор к аноду диода и первому резистору. Катод диода подключен к корпусу, а второй вывод первого резистора к затвору полевого транзистора и через второй резистор к корпусу. Исток и по.цложка полевого транзистора подключены к корпусу, а сток к первому входу ТТЛ-схема. Таким образом, согласование генератора синусоидальных колебаний с формирующей ТТЛ-схемой происходит с помощью полевого транзистора, а на выходе формирующей TTЛ-cxe ы будут сформированы прямоугольные импульсы. Скважность выходных импульсов (отношение периода следования к длительности сигнала логической единицы), а также их фаза зависят от амплитуды синусоидального напряжения, напряжения источника питания, характеристик диода, полевого транзистора и ТТЛ-схемы. В ряде случаев (синхронизации цифровых устройств) важно, чтобы скважность импульсов была равна двум, а стабильность фазы как можно более высокой 1 , Недостатками известного формирователя являются низкая стабильность фазы и скважности выходных импульсов. Кроме того, при уменьшении амплитуды или исчезновении входного синусоидального напряжения формирующая ТТЛ-схема может оказаться в запрещенном состоянии, когда входное напряжение длительное время находится в зоне порога срабатывания, а выходной каскад работает в линейном режиме. При этом происходит перегрузка выходных цепей ТТЛ-схемы. Уменьшение амплитуды синусоидального напряжения приводит также к искажению формы и изменению фазы выходных импульсов, что может привести к сбоям в работе цифровых устройств, использующих выходной сигнал формирователя- импульсов. Наиболее близкимт.ехническим реше нием к изобретению является формирователь импульсов, содержащий формирующий элемент ТТЛ логики, первый вход которого подключен.к шине входного сигнала, а второй вход к прямому выходу триггера, конденсатор и резистор, подключенный к источнику н пряжения 2 . Недостатки известного формирователя заключаются в том, что он не обеспечивает надежного согласования синусоидальных колебаний с формирующей ТТЛ-схемой, а также низкая стабильность фазы импульсной последовательности. Цель изобретения - повышение стабильности фазы выходной импульсной последовательности при одновременном расширении функциональных возмож ностей. Поставленная цель достигается тем что в формирователь импульсов, содер жащий резистор, конденсатор, RS-триг гер и формирующий ТТЛ-элемент, один вход которого соединен с прямым выхо дом RS-триггера, введены дополнитель ные два резистора, конденсатор и эми терный повторитель, при этом второй вход формирующего ТТЛ-элемента подключен через конденсатор к шине синусоидального напряжения, через оди дополнительный резистор с шиной напр жения смещения, через резистор с шиной отрицательного напряжения, непосредственно к баз.е эгфаттерного пов торителя, эмиттер которого подключен к общей шине через второй дополнител ный резистор и конденсатор, соединен ные параллельно, и к R-входу RS-три гера, 5-вход которого соединен .с ши ной начальной установки. На фиг. 1 представлена принципиа ная схема формирователя импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы, по ясняющие его работу. Формирователь импульсов содержит разделительный конденсатор 1, форми рующий ТТЛ-элемент 2, шину 3 напряжения смещения, равного падению напряжения на двух прямосмещенных р-п-переходах. При этом первый вход формирующего ТТЛ-элемента 2 подключен через разделительный конденсатор 1 к шине 4 синусоидального напряжения, через первый резистор 5 к шине 3 напряжения смещения, через второй резистор 6 к шине отрицатель ного напряжения, эмиттерный повтори тель 7, база которого через раздели тельный конденсатор 1 под1слючена к шине 4 синусоидального напряжения, эмиттер которого к соединенным парал лельно третьему резистору 8 и накопительному конденсатору 9 с другой стороны подсоединенных к общей шине а также к R-входу RS-триггера 10, собранного на ТТЛ-элементах с открыfbiM коллекторным выходом. S-вход RS-триггера 10 служит для начальной его установки, Q - выход для индикации неисправности и осуществления защиты формирующего ТТЛ-элемента по второму входу от запрещенного режима. На временной диаграмме работы формирователя сигнал 11 - на шине 4 синусоидального напряженияJ 12 - на первом входе формирующего элемента 2, 13 - на шине 3 смещения/ 14 - на Rвходе RS триггера 10; 15 - на выходе формирующего ТТЛ-элемента 2. Формирователь импульсов работает следующим образом. Выходное напряжение на шине 3 смещения равно падению напряжения на двух прямосметденных р-п-переходах и при надлежащем выборе типа диода близко к пороговому напряжению формирующего ТТЛ-элемента 2. Это напряжение поступает на первый вход ТТЛ-элемента 2 через резистор 5, а резистор б обеспечивает точное равенство постоянной составляющей напряжения на первом входе формирующего ТТЛ-элемента 2 ее пороговому напряжению. Если подать синусоидальное напряжение через разделительный конденсатор 1 на первый вход формирующего ТТЛ-элемента 2, то положительные и отрицательные полуволны окажутся расположенными симметрично относительно порога срабатывания, что и обеспечивает получение на выходе импульсной последовательности со скважностью, равной двум. Следовательно, форма выходных импульсов формирователя не зависит от амплитуды входного напряжения, если крутизна активного участка ТТЛ-схемы бесконечна. Для реальных схем, например для интегральных микросхем серии 133, такая независимость выполняется при амплитудах входного сигНсша больше 0,5 В. Если входной сигнал имеет меньшую амплитуду, то скважность выходных импульсов отклоняется от двух, а фаза становится нестабильной Формирующий ТТЛ-элемент 2 может оказаться в запрещенном режиме, когда входное напряжение близко к порогу срабатывания, а выходной каскад находится длительное время в линейном ра;киме. В тех случаях, когда выходные импульсы используются для синхронизации ответственных узлов цифровой аппаратуры (синхронизация линий передачи данных, измерений временных интервалов и т.п.), важно индицировать ситуацию, когда параметры синхросигналов уже не гарантированы. Эту информацию можно использовать, например для включения резервного источника импульсов синхронизации. Для этой цели напряжение с первого входа формирующего ТТЛ-элемента 2 поступает н вход эмиттерного повторителя 7, а с его выхода на R-вход RS-триггера 10. В эмиттерной цепи повторителя 7 происходит пиковое детектирование. На R-вход RS-триггера 10 поступает постоянное напряжение, величина которого меньше максимального значения напряжения на первом входе формирующего ТТЛ-элемента 2 на величину паде ния напряжения на переходе база-эмит гер эмиттерного повторителя 7. Уменьшение амплитуды синусоидального входного напряжения до величины, меньшей падения напряжения на пе реходе 6a3a-3ivMTTep, приводит к переключению RS-триггера 10 в нулевое состояние, на Q -выходе RS-триггера 10, втором входе формирующего ТТЛэлемента 2 и на шине индикации неисправности появляется уровень логического нуля, что приводит к отключению формирующего ТТЛ-элемента от входного сигнала. Появление уровней логического нуля на шине индикации неисправности может быть использовано для включения резервного источника синхросигналов. ТТЛ-элементы RSтриггера 10 должны иметь открытый коллекторный выход с тем, чтобы ли нейный режим был для них незапрещенным. Начальная установка RS- триггера 10 производится подачей отрицател ного импульса на его S-вход. Использование напряжения смещения равного порогу срабатывания формирую щего ТТЛ-элемента, позволяет снизить нестабильность фазы импульсов до t 2н от момента переключения формиругацего ТТЛ-элемента относительно нулевого уровня входного синусоидального напр жения, что в три раза меньше, в известном формирователе. j Формирование сигнала индикации.неисправности позволяет уверенно отключать формирующий элемент при уменьшении амплитуды синусоидального напряжения до 0,6 В и может быть использовано для включения резерва. Формула изобретения Формирователь импульсов, содержащий резистор, конденсатор, RS-триггер и формирующий ТТЛ-элемент, один вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, отличающийс я тем, что, с целью повышения стабильности фазы выходной импульсной последовательности при одновременном расширении функциональных возможностей, в него введены дополнительные два резистора, конденсатор и эмиттерный повторитель, при этом второй вход формирующего ТТЛ-элемента подключен через конденсатор к шине синусоидального напряжения, через один дополнительный резистор с шиной напряжения смещения, через резистор с шиной отрицательного напряжения, непосредственно к базе эмиттерного повторителя, .эмиттер которого подключен к общей шине через второй дополнительный резистор и конденсатор, соединенные параллельно, и к R-входу RS-триггера, S-вход которого соединен с шиной начальной установки. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Кий, Грэхэм. Использование полевого транзистора для согласования генератора с ТТЛ-схемой. - Электроника, М., Мир, 1969, № 4, с. 38. 2.Авторское свидетельство СССР № 538483, кл. Н 03 К 5/04, 18.11.75. at/taBftt i м/гул е 1 ,--, uiriufoi Hi jrnrcfrfafivfafii

и

IS