Генератор импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K3/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано также в устройствах дискретной автомати{ и, вычислительной техники и радиолокации. Известен генератор импульсов, вЫ полненный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами и кон денсатором, а диагональ - переходом база-эмиттер р-п-р-транзистора, меж д коллектором которого и общей шиной включены последовательно соединенные резистор и п-р-п-транзистор база которого через резистор соединена с общей шиной устройства и с эмиттером п-р-п-транзистора эквивалента двухбазового иода IjОднако у известного генератора диапазон плавной регулировки частоты с помощью нелинеаризированной времязадающей RC-цепи практически . не превышает десятикратного изменения . Известен также генератор импульсов, выполненный по схеме моста, плечи которого образованы резистора ми и конденсатором, а диагональ переходом эмиттер-база транзистора эквивалента двухбазового диода pj. Указанный генератор имеет недостаточный диапазон плавной регулировки частоты, который определяется диапазоном возможного изменения величин времязадающих резисторов., значения которых, как известно, ограничены как сверху, так и снизу. Кроме того, такой генератор не отличается расширенными функциональнымивозможностями. Например, он не может работать в режиме синхронизации, а также не может быть выключен на заданное время без снятия напряжения питания. Цель изобретения - расширение диапазона плавной регулировки частоты следования генерируемых импульсов, а также расширение функциональных возможностей устройства. Для достижения указанной цели в генератор импульсов , выполненный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами и конденсатором, а. диагональ - переходом эмиттер-база транзистора эквивалента двухбазового диода, введены резистор, контактирующая НС-цепь, логические элементы И-НЕ со свободным коллектором и формирователь импульсов регулируемой длительности, при этом корректирующая RC-цепь, подключенная параллел но времязадакндей КС-цепи через общий транзистор подсоединена к источ нику питания, причем выходы корректи рующей и времяэадающей RC-цепей подключены к выходам логических элементов И-tlE со свободным, коллектором, входы которых соединены с единичным выходом формирователя импульсов регу лируемой длительности, одним входом подключенного к средней точке резистивного делителя напряжения генератора, а другим входом - к источнику синхронизирующих импульсов. в указанном генераторе в эквивалент двухбазового диода в качестве дополняющего транзистора включен ра ширитель числа входов ИЛИ, эмиттер выходного транзистора которого подключен к общей шине устройства, кол лектор - к базе р-п-р-транзистора и средней точке резистивного делителя напряжения, а база через переход коллектор-база многоэмиттерного тра зистора и резистор подключена к кол лектору упомянутого р-п-Е1 транзис-; тора, эмиттер которого подсоединен к выходу времязадающей RC-цепи. На чертеже представлена принципи альная схема предлагаемого генера тора импульсов. Генератор содержит параллельно включенные и подсоединенные через общий резистор 1 к источнику, питания +Е. времязадающую КС-цепь, состоящую из резистора 2 и конденсатора 3 , и корректирующую КС-цепь, состоящую из резистора 4 и конденсатора 5. Выход времязадающей RC-цепи подсоединен к эмиттеру р-п-р-транзистора б эквивалента двухбазового диода п-типа, в котором в качестве дополняющего транзистора использован логический расширитель 7 числа входов ИЛИ. База р-п-р-транзистора 6 и коллектор выходного транзистора ло гического расширителя 7 числа входов ИЛИ подсоединены к средней точке ре стивного делителя напряжения, состоящего из резисторов 8 и 9, подключенного параллельно источнику питания +Е. Выходы времязадающей и корректирующей RC-цепей соединены с выходами логического элемента 10, 11 И-НЕ со свободным коллектором, входы которых подключены к единичному выходу 12 формирователя 13 импульсов регулируемой длительности. При этом выход 12 одновременно является одним из выходов устройства. В качестве формирователя импульсов регулируемой длительности в гене раторе применен одновибратор с широким диапазоном длительностей форми руемых им импульсов. В таком формирователе изменение величины времязадающего резистора в заданном диапа зоне практически не влияет на режим его работы. Формирователь 13 импульсов содер жит КС-трмггер 14, реализованный на трехвходовых логических элементах ТТЛ И-НЕ, между нулевым выходом которого и источником питания мостового генератора включена времязадающая RC-цепь, состоящая из хронирующего конденсатора 15 и последовательно соединенных ограничительного 16 и регулируемого 17 резисторов. Выход указанной времязадающей RC-цепи соединен с анодом зарядного диода 18, катод которого подключен к единичному выходу 12 RS-триггера 14, и эмиттером р-п-р-транзистора 19 эквивалента двухбазового диода, в котором в качестве дополняющего транзистора так же, как и в мостовом генераторе использован логический расширитель числа входов ИЛИ 20. База упомянутого р-п-р транзистора 19 и коллектор выходного транзистора расширителя 20 подключены к средней точке резистивного делителя напряжения, состоящего из резисторов 21 и 22, и к R-входу RS-триггера 14. Шина 23 формирователя 13 импуль-, сов является шиной подачи сигнала F и одновременно служит входом Синхронизация устройства. Шина 24 является выходом устройства Им- пульс запуска. Шина 25 является выходом для передачи линеаризированного пилообразного напряжения в нагрузку. Шина 26 является выходом Конец периода. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания RS-триггер 14 формирователя 13 устанавливается в положение, характеризующееся низким уровнем напряжения на единичном и высоким уровнем на нулевом его выходе (за счет того, что напряжение на входе 24 нарастает быстрее, чем напряжение на выходе не показанного на схеме стабилизатора напряжения, питающего логические элементы устройства), В этом случае логические элементы (разрядные ключи) 10 и 11 находятся в закрытом состоянии. Конденсаторы 3 и 5 з аряжаются по цепи: +Е, резистор 1 и резисторы 2 и 4 соответственно. Конденсатор 15 формирователя 13 быстро заряжается по цепи: источник питания (упомянутый стабилизатор напряжения), питающий логические элементы устройства (на черт, не показан), сопротивление в коллекторной цепи выходного транзистора логического элемента (вентиля), прямосмещенный диод 18. Заряд конденсатора 15 не меняет состояния формирователя 13, находящегося в устойчивом (ждущем) состоянии, так как база транзистора 19 эквивалента двухбазового диода находится под воздействием более положительного напряжения, чем эмиттер. Когда напряжение на конденсаторе 3 достигает порогового напряжения открывания и„др транзисторного эквивалента двухбазового диода, последний в результате лавинообразного процесса переходит в проводящее состояние и насыщается. На входе 24 формирователя 13 образуется крутой отрицательный-перепад напряжения, под воздействием которого формирователь 13 переходит в состояние квазиустойчивого равновесия. RS-триггер 14 при этом переходит в противоположное состояние, характеризующееся высоким уровнем напряжения на единичном и низким уровнем - на его нулевом выходе. Зарядный диод 18 высоким уровнем напряжения на единичном выходе RS-триггера

14смещается в обратном направлении Левая обкладка хронирующего конденсатора 15 подключается через насыщенный выходной транзистор соответствующего вентиля RS-триггера 14 к общей шине устройства.

Перезаряд конденсатора 15 происходит по цепи: насыщенный вьоходной транзистор вентиля RS-триггера 14, общая шина устройства, внутреннее сопротивление источника питания +Е, резисторы 17 и 16. Когда напряжение на выходе времязадающей RС-цепи формирователя 13 достигает порогового уровня напряжения открывания эквивалента двухбазового диода, последний в результате лавинообразного процесса насыщается, закорачивая конденсатор 15, а затем после разряда указанного конденсатора вновь переходит в непроводящее состояние. На выходе 26 при этом формируется отрицательный импульс Конец периода, возвращающий RS-триггер 14 в исходное состояние, после чего конденсатор

15вновь заряжается по вышеуказанной цепи от источника, питающего логические элементы схемы. После заряда конденсатора 15 формирователь 13 вновь готов к очередному циклу работы.

Под воздействием положительного и пyльca, действующего в момент работы формирователя 13 на его единичном выходе 12, выходные транзисторы логических элементов И-НЕ со свободным коллектором 10 и 11 насыпаются, в результате чего конденсатор 5 корректирующей КС-цепи разряжается через насыщенный выходной транзистор логического элемента 10, а конденсатор 3 времязадаюидей RC-цепи разряжается через параллельно включенные и насыщенные выходной транзистор логического элемента 11 и транзисторный эквивалент, двухбазового диода. Вследствие того, что через насыщенный выходной транзистор логического элемента 11 идет более интенсивный отсос тока разряда конденсатора 3 (как через элемент, имеющий меньшее сопротивление), то эк-, вивалент двухбазового диода более быстро переходит в режим отсечки, заканчивая формирование на входе 24 формирователя 13 крутого положительного перепада напряжения импульса Запуск формирователя.

Применение в качестве разрядных ключей логических элементов И-НЕ со свободным коллектором позволяет уравнять и не менее чем в три раза

0 уменьшить остаточное (начальное) напряжение на конденсаторах З.и 5 вре- мязадающей и корректирующей RC-цепей.

При генерировании устройством максимальной частоты следования импуль5сов регулируемый резистор 17 формирователя 13 должен находиться в выведенном положении. Формирователь 13 в этом случае вырабатывает импульсы, длительность которых должна быть достаточной для обеспечения полно0го разряда конденсаторов 3 и 5. При таком режиме работы с выхода 25 устройства снимается последовательность пилообразных импульсов повышенной линейности, амплитуда которых опре5деляется величиной напряжения (i, заданного с помощью резистивных делителей 8 и 9. Генерирование импульсов более низких, чек в известном устройстве частот достигается за

0 счет того, что вследствие линеаризации экспоненты на времязадающем конденсаторе мостового генератора, а та-кже значительного уменьшения остаточного напряжения на нем, ста5ло возможным без ухудшения выходных характеристик установить уровень Unop существенно выше, чем 0,63 Е. Так, например, при В величину можно увеличить примерно в два раза. Генерирование импульсов частот

0 еще более низких в случае необходимости может быть осуществлено за счет расширения при помощи регулируемого резистора 17 длительности импульсов, вырабатываемых формирователем

5 13. В этом случае конденсаторы 3 и 5 находятся в закороченном состоянии в течение времени, значительно большего, чем это необходимо для полного их разряда. При этом период генери0руемых устройством импульсов может быть выражен в виде суммы Т Тц+Гп(, где Ту - длительность импульса вырабатываемого формирователем, а Т длительность прямого и обратного хо5да пилообразного напряжения. Изменяя длительность импульса Тц, можно регулировать длительность паузы на выходе 12 устройства.

Линеаризация пилообразного напря0жения на времязадающем конденсаторе мостового генератора (при заданных напряжении питания и Ц достигнута за счет включения дополнительной корректирующей цепочки R4C5, состоящей из резистора 4 и конденсатора 5,

связанной с времяэадающей цепью R2C3, состоящей из резистора 2 и конденсэтора 3, общим резистором 1 (R1). Анализ показывает, что при выполнении условия

-R,

R2C3 :;f--C5tRl+ 4)

изменение напряжения во времени на конденсаторе СЗ может быть представлено в виде ряда без четных членов (A -i-Aj + . . .+) , где . Е . . 1 Следовательно, улучшение линейности изменения напряжения на время задающем конденсаторе 3 получено главным образом за счет устранения из разложения квадратичного члена, который вносит наибольшую погрешность. Полагая изменение напряжения на времязадающем конденсаторе 3 линейной функцией времени, допускается погрешность, величина которой равна / - i I г 7 ) 2 где . Из сравнения выражения (2) с личиной Дг-Ь/ЙТ обычной RC-цепи, таемой обычным напряжением, видно, что применение корректирующей цепи повышает точность формирования интервала Tfji за счет линеаризации в ЗТ/t раза (при UnpFConst.). В предлагаемом устройстве процес генерирования импуЛьсов установленной частоты следования можно в случ необходимости засинхронизировать, подав на шину 23 (Синхронизация) последовательность коротких импульсов более высокой частотЕЛ следования. Кроме того, подав на шину 23 нулевой уровень напряжения, можно, затормозив работу мостового генератора линеаризированного пилообразного напряжения, получить на выходе 26 последовательность отрицательных импульсов с частотой следования . Устройство можно также,полностью выключить, на любое время без отключения напряжения питания, для чего необходимо на это время подать нулевой уровень напряжения на один из эмиттеров многоэмьттерного транзистора расширителя 7 числа входов ИЛИ. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет сконстру ировать и изготовить в интегральном исполнении высокоэффективное устрой ство с расширенным диапазоном плавной регулировки генерируемой частоты следования импульсов и расширенными функциональными возможностями.

Кроме тог:о, применение в качестве , дополняющего транзистора в эквиваленте двухбазового диода устройства логического расширителя числа входов ИЛИ позволяет более широко использовать заложенную в применяемой серии логических элементов функциональную полноту набора этих элементов. Формула изобретения 1.Генератор импульсов, выполненный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами и конденсатором, а диагональ - переходом эмиттер-база транзистора эквивалента двухбазового диода, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона плавной регулировки частоты, расширения функциональных возможностей, в него введены резистор, корректирующая RC-цепь, логические элементы И-НЕ со свободным коллектором и формирователь импульсов регулируемой длительности, при этом корректирующая RC-цепь, подключенная параллельно времязадгиощей цепи, через общий резистор подсоединена к источнику питания, причем выходы корректирующей и времязадающей RC-цепей подключены к выходам логических элементов И-НЕ, со свободным коллектором, входы которых соединены с единичным выходом формирователя импульсов регулируемой длительности, одним входом подключенного к средней точке резистивного делителя напряжения генератора, а другим входом - к источнику синхронизирующих импульсов. 2.Генератор по п. 1, о т л ичающийся тем, что в эквивалент двухбазового диода в качестве дополняющего транзистора включен логический расширитель числа входов ИЛИ, эмиттер выходного транзистора которого подключен к общей шине устройства, коллектор - к базе р-п-ртр лзистора и средней точке резистивного делителя напряжения, а база через переход коллектор-база многоэмиттерного транзистора и резистор подключена к коллектору упомянутого р-п-р-транзистора, эмиттер которого подсоединен к выходу времязадающей RС-цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свитедельство СССР № 471658, кл; Н 03 К 1/16, 197,2. 2.Авторское свидетельство СССР № 289496, кл. Н 03 К 3/28, 1968 (прототип) .

Л П It