Устройство формирования импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/00 

Изобретение относится к электрризмерениям и может быть использовано в устройствах релейной защиты и автоматики энергосистем, где применяются измерительные органы, использующие различные способы сравнения по фазе с импульсной обработкой синусоидального сигнала. Известен датчик одиночных импульсов, содержащий форм{грователь, реагирующие органы и схемы совпадения .l. Недостатком известного датчика является низкая надежность, обусловленная как его схемным решением, так и конструкцией отдельньк элементов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является формирователь импульсов, выполненный как одновибратор на ячейках И-НЕ интегральной транзистор-транзисторной логики с н:а- копительным конденсатором и диодом 2. Недостатком известного формирователя импульсов является низкая надежность обусловленная наличием ложных выходных импульсов, что приводит к ложному дей ствию измерительного органа. Причиной Iпоявления ложных импульсов, является .то, что сравниваемые по фазе напряжения могут появляться в любой момент времени, при этом первый импульс появляется именно в момент появления мгновенного значения синусоидальной величины, а не в момент перехода через ноль синусоидальной величины. Таким образом, угловая ошибка появления импульсов относительно момента перехода через нуль синусоидальной величины достигает 90 и более градусов, что и приводит к ложному действию измерительного органа. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования импуль- сов, содержащее общую и положительную щину питания, кснденсатор и три логических элемента 2И-НЕ, причем первый вход первого логического элемента 2ИНЕ подключен к шине . Вход, а выход указанного логического элемента

2И-НЕ соединен с катодом диода, выход второго логического элемента подключен к одному из входов третьего лог 1ческого элемента 2И-НЕ, введены четвертый логический элемент 2И-НЕ второй диод, стабилитрон, три резистора шина Вход подготовки, причем входы четвертого логического элемента 2И-НЕ подключены к шине Вход подготовки, выход четвертого логического элемента 2И-НЕ соединен с анодом дополнительного диода, катод которого соединен через первый резистор с анодом диода, катод которого подключен к выходу третьег логического элемента 2И-НЕ, а катод дополнительно введенного стабилитрона соединен с первой обкладкой конденсатора с входами второго логического элемента 2И-НЕ и через третий резистор с положительной шиной питшiия, вторая обкладка конденсатора подключена к катоду дополнительного диода и через второй резисто соединена с общей шиной питания, к которой подключен анод стабилитрона, выход второго логического элемента 2И-НЕ является выходом устройства,

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит четыре логических элемента 2И-НЕ 1,2,3,4 транзистортранзисторной логики, два диода 5 и 6, стабилитрон 7, конденсатор 8, три резистора- 9,10,11 шину 12 Вход пуска, ШИН}- 13 Вход подготовки общую шину 14 источника питания, положительную шину 15 исгочз1Ика питания, шину 16 Выход.

Работает устройство следующим образом.

При поданном напряжении питания и отсутствии пускового и подготовительного сигналов, что соответствует нулевому уровню на шине 12 Вход пуска и единичному уровню на шине 13 Вход подготовки, состояние отдельных узлов следующее.

На первом входе логического элемента 2И-НЕ 1 имеется нулевой сигнал, на втором его входе и входе логического элемента 2И-НЕ 4 имеется еднничньй сигнал, поэтому на входе логического элемента 2И-НЕ 1 имеется единичный сигнал, а на выходе логического элемента, 2И-НЕ 4 - нулевой сигнал. При этом диод 5 закрыт, а на диоде «6 напряжение близко к нулю. Напряженна на стабилитроне 7 обеспечивает на входе логического элемента 2И-НЕ 2 единичный сигнал (иаряака 0,5 Е ) и, следовагельно, вы

ходной сигнал устройства отсутствует и соответовует нулевому. На входе логического элемента 2И-НЕ 3 имеется нулевой сигнал, а на его выходе - еди- ничньш. Конденсатор 8 заряжен положительно на правой обкладке до напряжения на стабилитроне 7, причем потенциал левой его обкладки близок к нулю.

Если в этом состоянии на шине 12 Вход пуска появится пусковой сигнал в виде единичного сигнала, то на выходе логического, элемента 2И-НЕ 1 появится нулевой сигнал, который не изменят состояния других элементов.

Если на шине 13 Вход подготовки появляется подготовительный сигнал в виде нулевого уровня, на выходе логического элемента 2И-НЕ 4 появляется единичньш сигнал, близкий к напряжению питани к конденсатор 8 перезаряжается до напряжения равного разности между напряжением питания и стабилитрона 7. На время существования подготовительного сигнала логический элемент 2И-НЕ 1 блокируется, поскольку на втором его входе имеется нулевой сигнал. После исчезновения подготовительного сигнала пусковой сигнал может как отсутствовать, так и Появиться.

Если после исчезновения подготовительного сигнала, пусковой сигнал не появился, конденсатор 8 перезаряжается током через резистор 1О, причем ток перезаряда протекает к общей шине 14 через резистор 9, сопротивление которого больше чем резистора 10. Поэтому стабйлитрон . 7 остается открытым и выходного сигнала не появляется. .

Если после окончания подготовительного сигнала появляется пусковой сигнал, то на выходе логического элемента 2ИНЕ 1 появляется нулевой сигнал и левая обкладка конденсатора 8, которая аосле завершения подготовки имеет положительный потенциал, через диод 5 и резистор 11, сопротивление которого ниже, чем резистор 10, соединяется с общей шиной 14 источника питан.ия. При этом конденсатор 8 начинает вначале разряжаться через резистор 11 и стабилитрон 7, которбй при этом открывается в прямом направлении, как обычный диод, ограничивая отрицате гьное входное напряжение на входе логического элемента 2И-НЕ 2 допустимой величиной. Такое состояние стабилн рона 7 соотвегствует нулевому сигналу на входе логического элемента 2И-.НЕ 2, что приводит к появлению единичного сигнала на его вьгходе и через

логический элемент 2И-НЕ 3 появпенюо инвертированного нулевого сигнала на выходе логического элемента 2И-НЕ 1,

Когда конденсатор 8 разрядиться до нуля, он начинает перезаряжаться током через резистор 10, а стабилитрон 7 остается закрытым, на входе логического элементй 2И-НЕ 2 остается нулевой сигнал, сохраняется к единичный вькод ной сигнал. Когда . по мере заряда

конденсатора 8 напряжение на входе ло .гического элемента 2И-НЕ 2 достигнет уровня напряжения переключения, он переключается и его выходной сигнал вновь становятся нулевым, что соответствует исчезновению выходного импульса, вне зависимости от существования входного сигнала.

Таким образом, устройство формирования импульсов при отсутствии подгото- вительного сигнала исключает появление .выходного сигнала при появлении, как пускового сигнала, так и импульсных помех. При последовательном воздействии подготовительного сигнала передний фронт вькодного импульса практически совпадает с моментом перехода через нуль мгно венного значения положительной полуволны переменного напряжения (фиг.2). Для формирования импульса при переходе через ноль отрицательной полуволны применяет.ся полностью аналогичное устройство с соответствующим изменением полярности напряжения на входе или выходе усилителя-ограничителя, когда пусковой импульс становится подготовительным и наоборот.

Данное устройство по сравнению с известным за счет введения логЕгческого элемента-21 -НЕ, стабилитрона, трех резисторов, исключает возможность появления ложных импульсов на вькоде устройства, что существенно повьяиает его надежность,

Формула изобретени

Устройство формирования импульсо содержащее общую и положительную шины питания, конденсатор и три логических элемента 2И-НЕ, причем первый вход первого логического элемента 2И-НЕ подаслючен к шине Вход, а выход указанного логического элемента 2И-НЕ соединен с катодом диода, вькод второго логического элемента 2И-НЕ подключен к одному из входов третьего логического элемента 2И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введен четвертьй логический элемент 2Й-НЕ, второй диод, стабилитрон, три резистора, шина Вход подготовки , причем входы четвертого логического элемента 2И-НЕ подключены к шине Вход подготовки, выход четвертого логического элемента 2И-НЕ соединен с анодом .дополнительного диода, катод которого соединен через первьй резистор с анодом диода, катод которого подключен к вькоду третьего лог 1ческого элемента 2И-НЕ, а катод дополнительно введенного стабилитрона соединен с первой обклакой конденсатора, с входами второго логического элемента 2И-НЕ, и через третий резистор с положнте-чьной шиной питания, вторая обкладка конденсатора под1шючена к катоду дополнительного диода и через второй резистор соединена с общей шиной питания, к которой подключен анод стабилитрона, выход второго логического элемента 2И-НЕ является выходом устройства..

Источники информации, принятые во-внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 269615, кл. Н ОЗ К 21/04,1970,

2.5|Eicon рВсяпаг circuits Hig-h Eevee

jic famity Society generate semi

Vi iP«4iw«« O.ti CJ I 1 ЬЧгЧ Пп. - ft b.nl conductor, Sp.ASQS Mi2., DtaE Moiy 1P70.

15