Генератор прямоугольных импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K3/281 

(54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах дискретной автоматики, вычислительной техники и радиолокации.

Известен генератор прямоугольных импульсов, содержащий RS-триггер, времязадающий элемент, два входных логических элемента И-НЕ, выходы которых подключены к установочным входам RS-триггера, при этом времязадаюш,ий элемент включен между входами логических элементов И-НЕ и анодами двух диодов, катоды которых подключены ко вторым входам логических элементов И-НЕ и к выходам RS-триггера 1.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является мультивибратор, содержаш,ий триггер, к выходам которого подключены катоды диодов, анодами подсоединенный к обкладкам времязадающего конденсатора и входам логических элементов И-НЕ, выходы которых перекрестно подключены к установочным входам RS-триггера 2.

Недостатки этого мультивибратора - узкий диапазон генерируемых частот и низкая стабильность частоты в диапазоне воздействия дестабилизирующих факторов.

Цель изобретения - расширение преде.лов регулирования частоты колебаний, повышение ее стабильности в диапазоне воздействия дестабилизируюш их факторов.

Поставленная цель достигается те.м, что в генератор прямоугольных импульсов, содержащий инвертор, триггер, к выходам которого подсоединены катоды диодов, межлТ.у анодами которых включен времязадающий конденсатор, обкладкм которого через

10 времязадающие резисторы подсоединены к источнику питания, введень логический расширитель числа входов ИЛИ, два транзистора р-п-р типа, резистивный лелите.1ь напряжения и два диода, при этом базь

15 р-п-р транзисторов соединены с коллектором выходного транзистора логического расширителя числа входов ИЛИ и со средней точкой резистивного делителя напряже1 ия, подключенного параллельно источнику питания, и через инвертор - со счетным входом

20 триггера, обкладки времязадаюп1его конденсатора подсоединены через диоды, включенные в непроводящем для тока заряда

аправлении, к общей шине и к эмиттерам -Ч-р транзисторов, коллекторы которых ерез последовательно соединенные резисор и переход база - коллектор мнопээмитерного транзистора соединены с базой выходного транзистора логического pacHJHpnтеля числа входов ИЛИ, эмиттером подсоединенного к обшей типе, нричем в качестве триггера иснользован D-триггер со счетным входом, выполненный на элементной базе ТТП, в качестве р-п-р транзисторов иснользован интегральный нрерыватель,

а в качествеи.-р-/)транзистора - эквивалента

двухбазового диода использован логический

расширитель числа входов ИЛИ.

На фиг. 1 приведена схема генератора нря.моугольных импульсов; на фиг. 2 -- то

же, ва|1нант.

Устройство содержит TpHjTCp 1 со счетным входо.1, счетный вход которого через инвертор 2 соединен со средней точкой резистивного де:1ителя наг.ряжения, состояHiero из резисторов 3 и 4, коллектором выходного транзистора 5 .югичсского расн1ирителя числа вхо.тов ИЛИ 6 и базами р-п-р транзисторов 7 и 8. Эмиттеры р-п-р транзисторов 7 и 8 соединены с обкладкагЛк в)емязадаюн1его конденсатора 9, анодами диодов 10 и 11, катодами диодов 12 и 13,

и времязадаюашими резисторами 14 и 15. Резистивный делитель напряжения из резисторов 3 и 4 и Бремязадающие резисторы 14 и 15 подключены к Н1ине источника нитания.

Уст)ойсгво работает следуюп1им образом. При подаче напряжения питания три11Чф 1 со счетным входом станав.|;1ваетси к одно из своих устойчивых состояний. Вре.мязадаюпщй конденсатор 9, нижняя ( по схеме) обкладка которого через диод 11 подключена к ну;1евому выходу триггера i, на котором действует, например, низкий v)oвень напряжения, начинает заряжаться по neim: источник - ЕЯ питания устройства, времязадаюший резистор 14, нрямосмешенный диод 1 I, промежуток коллектор - эмиттер насьнпенного выходного транзистора триггера 1, общая . В этот момент времени диод 10 и переходы база - эмиттер транзисторов 7 и -8 смещены в обратном нанравлении и на работу устройства не оказывают 1П1как()го в.тияния. На счетнол. входе триггера 1 при этом дейетвует низкий уровень напряжения. Когда экспоненциально нарастаюн1.ее на конденсаторе 9 напряжение достн1ает порогового напряжения срабатывания электронного ключа (транзисторного эквивалента .твухбазового .цюда на транзисто)ах )азиого типа проводи.мости, иос.ледний в результате лавинообразного пронесса, происходяшего в петле, образованной транзистора.ми 5 и 8, насьпцается. Ири этом транзистор 7 остается закрыты.м за счет того, что его -переход эмиттербаза нродо;1жает остават1,ся с.мен),еннь1м

В обратном .правлении и не оказывает на работу устройства никакого влияния. Сформированный в момент переключения электронного ключа отрицательный импульс, действуюпдий на резисторе 4, после инвертирования инвертором 2, переводит триггер 1 в противоположное состояние, характеризующееся иизким уровнем напряжения на единичпо.м, и высок1 м - - на его нулевог выходах. При этом диод 1 1 смещается в обратно.м направлении высоким уровнем нанряжения, действующи.м на erij катоде, а конденсатор 9 заряжается по пени: источник -1- ЕП нитания, времязадающий резистор 15, прямосмен1.еннь1Й диод 10, промежуток коллектор эмиттер насьпцс-пного выходного транзистора триггера 1, обн1.ая пшна Tpaii3i-icTOp 8 при этом находится в вььчлюченном состоянии и не оказывает Нс. .аботу устройства никакого в.чияния. После достижения )ненниалы1ым напряжением ка времязадаюп1ем конденсаторе 9 порогового уровня происходит вкл;очение электронного ключа, образованного -транзисторами 5 и 7. которые в результате .-ашлюобразного процесса насынгаются, а конденсатор 9. разряжается через низкоомное сопротивление насыщенного электронного ключа и диода 13. Отрицательный и.мпульс напряжения, сформированный на резисторе 4, после инвертирования инвертором 2, переводит триггер 1 3 первоначальное состояние. Далее процесс повторяется.

Расщирение пределов регулирования астоты генерируемых импульсов достаточно наглядно оценивается из соотноп ения

-М

,,,, Rn

I-VaxA. /ER -

Lul

I

ЕЙ

Vn,

где Т.- RuC

Si L)., Vnofs соответственно: постоянная вре:;1ени времязадаюшей цеии, напряжение нитания устройства и напряжение, соответствующее порогу срабатыван-ия вентиля ТТП известного устройства; Тп RnC, En, VBK/P- соответственно: постоянная времени времязадающей цепи, напряжение нитания и напряжение включения эквивалента двухбазового .тиода предлагаемого устройства.

В предлагае.мом генераторе высокая стабильность частоты повторения и.мпульсов при изменении напряжения источника питания достигается благодаря использованию известных стабилизирующих свойств моста. Термоконпенсация происходит следующим образом: при нормальной температуре баланс моста, образованного в момент заряда времязадающей RC-ценью и резистивным делителем напряжения, нроисходит в момент времеьш 11, соответстЕующий пересечению

установленного уровня WM. срабатывания компаратора, вынолненного на транзисторах разного типа проводимости, с экспонентой, действующей на времязадающем конденсаторе. При повышении температуры, с одной стороны увеличивается падение напряжения на резисторе 3 за счет возрастания токов IXD, Igo, а также коэффициента усиления тока закрытого транзистора 5, что приводит к понижению установленного уровняУвкл . С другой стороны, рост 1эо, а следовательно, члена 1эоК14 (IgoRlS) и постоянный времени соответствующей времязадаюшей RC-цепи. приводит к уменьшению крутизны экспоненты заряда времязадающего конденсатора при положительных температурных коэффициентах сопротивления (ТКС) и емкости (ТКЕ). В результате пересечения экспоненты и уровня/вкл должно в идеальном случае произойти в тот же момент времени t . Это позволяет получить высокую стабильность частоты при изменении температуры окружаюп1,ей среды. Однако в реальных схемах пересечение происходит не в точке ti, а в ее окрестности, что объясняется разбросом параметров элементов схемы. В предлагаемом генераторе в целью уменьшения влияния на величину установленного уровня срабатывaнияVe л устройства разброса нара.метров р-п-р транзисторов применен интегральный прерыватель, параметры транзисторов которого практически идентичны в Силу того, что в процессе изготовления интегральной схемы все ее компоненты формируются на общем кристалле. Таким образом, без применения каких-либо специальных мер термокомпенсации схема обеспечивает высокую стабильность частоты.

Предлагае.мое устройство характеризуется также высокой стабильностью длительности импульсов на выходах устройства «Выход 3, «Выход 4, которая достигается благодаря тому, что с ростом температуры уменьшается сопротивление насыщенных транзисторов компаратора, а емкость увеличивается при положительном ТКЕ. В результате постоянная времени времязадающего конденсатора изменяется незначительно. Одновременно уменьшаияся . компаратора с одним и тем же температурным коэффициентом, и в результате длительность импульса, образованного в момент разряда времязадающего конденсатора, изменяется незначительно.

Кроме топо, такой генератор отличается расширенными функциональными возможностями за счет использования двух противофазных импульсов «Конец, длительности импульса и «Конец длительности паузы (периода), также за счет наличия возможности, в случае необходимости, работы устройства в режиме преобразования «Напряжение-частота, для чего отсоединяют резистор 3 от источника + Ej питания и

подсоединить его к iiCT04infK iuieonn;i3 омого напряжения.

Подавая на од1И1 или все входь; мпогоэм;ггтсрного транзистора логического пясшпрителя числа вхо.1ов ИЛИ ло -ическ}ч) сдпьицу, устройство можно, в случае необходимости, перевести в заторможенное состояние.

Логический рас1ииритель числа входов ИЛИ может быть заменен п-/-п транзисгором (фиг. 2).

Формула изобретения

. Генератор прямоугольных импульсов. содержап-1ий инвертор, триггер, к выходам которого подсос;1инены катоды диодо1%, ме;-1чду а1юдами которых включен времяза,1аюший конденсатор, обкладки которого через врем яза дающие резисторы подсоединены к источнику П1 та}1ия, отличающийс.ч тем, что. с целью расцщрения пределов регулирования частоты и повышения ее стаби.чьности в диапазоне воздействия дестабилизирующих факторов, в него введены логический расширитель числа входов ИЛИ. два транзистора р-п-р типа, резистивный делитель напряжения и два диода, при этом базы р-п-р транзисторов соединены с коллектором выходного транзистора логического расптирителя числа входов ИЛИ и со средней точко резистивного делите.чя напряжения, подключенного параллельно источнику питания, и через инвертор со счетным входом триггера, причем обкладки времязадающие резисторы подсоединены ны через диоды, включенные в непроводящем для тока заряда направлении, к обплей щнне и к эмиттерам р-п-р транзисторов, коллекторы которых через последовательно соединенные резистор и переход база - коллектор многоэмиттерного транзистора соединены с базой выходного транзистора логического расширителя числа входов ИЛИ эмиттером- подсоединенного к общей пшне.

2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве триггера использован D-триггер, со счетным входом, выполненный на элементной базе ТТП.

3.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве р-л-р транзисторов использован интегралыпзш прерыватель.

4.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве п-р-п транзистора - эквивалента двухбазового диода использован логический распп.ритель числа входов ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР JNo 496657, кл. Н 03 К 3/02, 1974.

2.ABTODCKOC свидетельство СССР

Л1 473282, кл. Н 03 К 3/281, 1973 (прототип).

№ 5

n