Счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания Советский патент 1981 года по МПК H03K23/10 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах промьаишенной автоматики.

Известно счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания, содержащее счетный триггер с подключенной к нему запоминающей ячейкой, выполненной на ферритовых сердечниках, сохраняющихинформацию при отсутствии питания, формирователь сигналов,, формирователь напряжения питания 1.

Недостатком известного устройства является то, что оно не сохраняет информацию при произвольном характе-ре переходных процессов выключениявключения питания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является счетное устройство, сохранякнцее информацию при перерывах питания,содержащее шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, а второй выход - со входом второго стабилизатора, выход которого через первый диод сое-, динен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, и с первой шиной питания формирователя сигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом первого стабилизатора, и с шиной питания счетчика, вход формирователя сигналов соединен с первым входом второго конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, первый выход формировате10ля сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединены с информационными входами запоминающего регистра, вы15ходы которого соединены с соответствующими входами установки единичных состояний разрядов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания

20 запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен с третьим выходом фОЕ шрователя сигналов, первый выход выпрямителя через резистор соединен со входом первого

25 стабилизатора 2.

Однако устройство потребляет большую мощность от питающей сети за счет протекания по резистору большо-т го тока нагрузки первого стабилиза:30 тора. Цель изобретения - снижение потребляемой мощности счетного устройс ва. Поставленная цель достигается те что в счетном устройстве, сохраняющ информацию при перерывах питания, содержащем шину питания, соединенну со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, а второй выход - со входом второго стабилизатора, выход которого через первый диод соединен с первым входом первого конденсатор втсфой вход которого соединен с общ шиьюй, и с первой шиной питания фор мирователя сигналов, вторая шина пи тания которого соединена с ВЕЛХОДОМ первого стабилизатора, и с шиной пи тания счетчика, вход формирователя сигналов соединен с первым входом .второго конденсатора, второй вход к торого соединен с общей шиной, перв выход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика,счет ный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединены с информационными входами запоминаю щего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами установки единичных состояний разря дов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен с третьим выходом формирователя сигналов, вход формирователя сигналов соединен -со входом первого стабилизатора через параллельно соединенные резистор и второй диод. На чертеже представлена схема счетного устройства, сохраняющего ин формацию при перерывах питания. Устройство содержит счетчик 1, запоминающий регистр 2, формирователь 3 сигналов, шину 4 питания,выпрямитель 5, стабилизаторы 6 и 7, резистор 8,диоды 9 и 10,конденсаторы 11 и 12. Выходы разрядов счетчика 1 соединены с соответствующими информационными входами запоминающего регистра 2, выходы которого сое динены с соответствующими входами установки единичных состояний разрядов счетчика 1. С выходами 1315 формирователя 3 сигналов соединены соответственно вход сброса счетчика 1, вход разрешения считывания и вход разрешения записи запоминающего регистра 2. К выходу стабилизатора 6 подключена шина 16 питания счетчика 1, вхо 17 формирователя 3 сигналов зашунтирован конденсатором 11 и псдключен ко входу стабилизатора б через соеди ненные параллельно резистор 8 и диод 9. Вход стабилизатора б подсоединен к выходу 18 выпрямителя 5, к дру гому выходу 19 выпрямителя 5 подсоединен вход стабилизатора 7, к выходу которого подключена через диод 10 первая шина 20 питания формирователя 3, защунтированная конденсатором 12, вход выпрямителя 5 соединен с шиной 4 питания устройства. Выход стабилизатора 6 соединен со второй шииой 21 питания формирователя 3 сигналов. К счетному входу 22 счетчика 1 подключен источник импульсов, а к выходам стабилизаторов б и 7, образукхцим шины 23 и 24 питания соответственно присоединены другие узлы счетного устройства (не показаны). Устройство работает следунмцим образом. Шину 4 подключают к сети переменного тока, после чего выпрямитель 5 вьщает на входы стабилизаторов 6 и 7 постоянные (выпрямленные и сглаженные) напряжения, котоЕше преобразуются ими в стабилизированные напряжения на шинах 23 и 24 соответственно, используемые для питания счетчика 1, формирователя 3 сигналов и других узлов устройства. Выпрямитель 5 выполнен так, что при нормальном напряжении в сети (в пределах от 187 до 242 В) его вы ходные напряжения всегда (за исключением интервалов времени переходных процессов при включении-выключении сетевого напряжения) и с определенным запасом остаются достаточными для нормальной работы соответствующих стабилизаторов, в частности, выходное напряжение U на вьЬсоде 18 выпрямителя 5 удовлетворяет соотношению 7 EoV Е , где Е - минимальное значение напряжения на входе стабилизатора 6, при KOTOpdM его выходное напряжение находится в установленных нормальных пределах (4,755,25 В), а Ej - значение напряжесоответствующее минимально- i му значению сетевого напряжения, находящегося в установленных для него нормальных пределах (187-242 В). Формирователь 3 сигналов характеризуется порогом срабатывания Е,, порогом отпускания триггера Шмитта, являющимися значениями напряжения на входе 17 (в отличие от известного устройства это напряжение не равно напряжению U , поэтому далее его обозначаем и), а также значением Ел напряжения U на первой шине 20 питайия, достаточньм для блсэкйрующего действия этого напряжения по входу блокировки схемы формирования сигналов. При сохранении нормального сетевого напряжения,.напряжение U на вхое IV формирователя 3 несколько менье напряжения ЦТ на входе стабилизатора б вследствие падения напряжения на резисторе 8 за счет входного тока формирователя сигналов, но всегда превьпаает порог отпускания порог срабатывания Е ртриггера ШМитта формирователя 3 сигналов, а диод 9 смещен упомянутым падением напряжения в обратном направлении и ток практически не проводит (полярность включения диодов 9 и 10 соответствует положительным выходным напряжениям выпрямителя 5).

Напряжение и превышает значение Б) и на всех выходах формирователя 3 сигналов постоянно сохраняются нулевые логические уровни, не вызывающие по входу сброса счетчика 1 и по входам разрешения записи и считывания эапс%4инающвго регистра 2 предписанного им действия, при этом запоминающий регистр 2 в функциональном смысле отключен от счетчика, и последний выполняет счет импульсов, подаваемых на счетный вход или хранение накопленной информации.

Через резистор 8 протекает небольшой ток по сравнению с током нагрузки стабилизатора б, так что на резисторе 8 выделяется незначительная часть мощности, потребляемой устройством от сети переменного то-ка. При достаточно большом входном сопротивлении формирователя 3 сигналов, по сравнению с сопротивлением резистора 8, среднее значение напряжения УЗ отличается от среднего значения напряжения и на величину, которая меньше отклонений мгновенного значения напряжения Ц от- его среднего значения в меньшую сторону вследствие пульсаций, вызванных выпрямпением переменного тока выпрямителем 5, в этом случае конденсатор 11 периодически подключается к конденсатору фильтра выпрямителя 5, что эквивалентно увеличению общей емкости сглаживающего фильтра.

С учетом этого в выпрямителе может быть применен конденсатор фильтра с уменьшенной емкостью.

При скачкообразном пропгщании сетевого напряжения, конденсатор фильтра на выходе 18 выпрямителя 5 разряжается в основном через стабилизатор б на нагрузку последнего, причем общее время разряда можно разделить на три интервала.

На первом интервале диод 9 остаётся закрытым, и скорость уменьшения напряжения U( почти постоянна и опре деляется емкостью конденсатора фильтра и током нагрузки стабилизатора 6, сохраняющимся вследствие действия стабилизатора практически неизменным до тех пор, пока последний не выйдет .из режима стабилизации, при этом напряжение U на конденсаторе 11 уменьшается медленнее, чем напряжение Uj .

На втором интервале, начинающемся в момент времени, когда напряжение U-f опускается ниже напряжения и, примерно на. 0,5 В, диод 9 начина.€т пропускать ток в прямом направлении, и конденсатор 11 оказывается подключенным через открытый диод 9 параллельно конденсатору фильтра, выдавая за счет сохраняющейся на с нем энергии ток в стабилизатор 6 и уменьшая этим ток разряда указанного конденсатора фильтра. Далее напряжения и и и уменьшаются с одинаковой постоянной скоростью,

Q которая меньше, чем скорость уменьшения напряжения IL на первом интервале, примерно пропорционально относительному увеличению общей емкости за сче.т указанного подключения конденсатора 11. Второй интервал продолжается, пока напряжение U остается выше значения Е , т.е. достаточньм для нормальной работы стабилизатора 6.

На третьем интервале, соответствующем значениям U Е,стабилизатор 6 выходит из режима стабилизации,его проходное динамическое сопротивление становится небольшим и практически постоянным, вследствие чего напряжения и и а также выходное напряжение стабилизатора 6 уменьшаются приблизительно по экспоненциальному закону до нуля. Конденсатор фильтра выпрямителя 5, установленный на его выходе 19, при пропадании сетевого

о напряжения разряжается через стабилизатор 7 в основном током потребления других узлов, подключенны:; к шине 24 (входное сопротивление формирователя 3 сигналов по его шине 20 относительно велико).

Пока напряжение на выходе 19 выпрямителя 5 достаточно для нормальной работы стабилизатора 7, напряжение на шине 24 сохраняется практически неизменным, а затем уменьшается приблизительно по экспоненциальному закону до нуля, причем с начальной скоростью, не сильно отличающейся от скорости снижения напряжения Ц , так как постоянные времени разряда

конденсаторов обоих фильтров выпрямителя 5 выбраны, как обычно, из условий обеспечения заданных требований к пульсациям стабилизированных напряжений на шинах 23 и 24, питаю щих микросхемы, а эти требования для различных типов микросхем не сильно различаются. До указанного момента начала снижения выходного напряжения стабилизатора 7 диод 10

5 открыт, так что напряжение U на конденсаторе 12-меньше напряжения по щине 24 лишь на величину падения напряжения на этом диоде (около 0,5В) и, следовательно, остается

0 практически неизменным.

Величина емкости конденсатора 12 выбрана такой, что скорость его разряда с указанного начального уровня напряжения только током потребления формирователя 3 сигналов по шиие 20 на много меньше скорости уменьшения напряжения на шине 24 в момент выхода стабилизатора 7 из режима стабилизации, так что через небольшой промежуток времени после этого VsoMeHTa диод 10 смещается в обратном направлении и изолирует конденс.атор 12 от шины 24. Величина емкости конденсатора 12 выбрана настолько большой, что в про цессе его разряда напряжение U сохраняется достаточным для оказания блокирующего действия на формирователь 3 сигналов до момента, когда напряже ние на шине 23 снизится до значения, которое не может привести к неправил ному действию формирователя 3 сигналов (этот момент находится в пределах третьего интервала). Момент времени, когда напряжение Uj становится равным ЕОТП и формирователь 3 сигнало выдает на своем выходе 15 импульс си нала разрешения записи, приходится на второй интервал, причем суммарная ем кость указанного конденсатора фильтра и конденсатора 11, значение длительность указанного импульса выб раны такими, что к моменту окончания указанного импульса U Е, так что напряжение питания счетчика 1 к этом моменту сохраняется в нормальных пределах, поэтому состояние счетчика 1 к этому моменту вследствие пропадания питания устройства самопроизвольно не сбивается, и в запоминающий регистр 2 записывается правильное состояние счетчика 1. Дальнейшее снижение напряжения на шине 23 не вызывает искажения информации, записанной в запоминающий регистр 2, вследствие блокирующего действия напряжения и на формирователь 3 сигналов, прёдотвраиагоаего последующую выдачу сигнала разрешения считывания. Замедление скорости снижения напряжения и за счет автоматического подключения ко входу стабилизатора 6 конденсатора 11 через диод 9 приводит к увеличению вторюй части второго интервала времени, что позволяет в соответствующей мере снизить требования к отдельным элементам устройства например к величине емкости конденсатора фильтра выпрямителя 5. Разряд конденсатора 11 через диод 9 одновременно с разрядом конденсатора фильтра выпрямителя 5, т.е. с заведомо меньшей скоростью, чем разряд конденсатора 12, обеспечивает правильную работу устройства припоследующем возрастании сетевого напряжения. При восстановлении сетевого питания напряжения на шинах 23 и 24, напряжение и 2 нарастает примерно с одинаковой скоростью, так как конденсаторы фильтров выпрямителя выбраны из расчета обеспечения постоянных времени разряда, соответствующих допустимым амплитудам пульсаций выходных напряжений выпрямителя, а последние обычно не сильно отличаются (шины 23 н 24 питают в основном микросхемы, а требования к напряжениям пита- ния различных микросхем почти одинаковы) . Напряжение U нарастает медленнее вследствие интегрирующего действия конденсатора 11, заряжаемого через резистор 8 (диод 9 при этом закрыт), так что к моменту достижения напряжением (Jj значения, при котором выходное напряжение стабилизатора 6 становится достаточным для приведения в действие формирователя 3 сиг налов по его шине (21, напряжение и i достаточно для блокировки схемы формирования сигналов формирователя 3 сигналов по его шине 20 питания,а при достижении напряжением U значения ЕС , напряжение U заведом6 превышает значение Е, вследствие чего триггер Ммитта формирователя 3 сигналов срабатывает при наличии на счетчике 1 и на шине 21 питания формирователя 3 сигналов нормального стабилизированного напряжения и обеспечивает сначала сброс счетчика 1 по входу сброса, а затем запись в него состояния запоминающего регистра 2, таким образом восстанавливается состояние счетчика,которым он обладал до перерыва питания устройства. Замедление нарастания напряжения и5 по сравнению с напряжением и достигается без прохождения через резистор 8 большого тока нагрузки стабилизатора б. Выполнение выпрямителя с конденсатором фильтра на первом выходе 13, снижающим размах колебаний мгновенного значения напряжения U. вследствие пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного тока, до величины, не превышающей абсолютной величины разности напряжений срабатывания иОтпускания триггера Шмитта формирователя сигналов, обеспечивает сохранение информации счетнь устройством при произвольном характере переходных процессов снижения и увеличения сетевого напряжения. Предлагаемое счетноё устройство, сохраняющее инфО1: 4ацию при перерывах питания, потребляет значительно меньшую мощность. . Формула изобретения Счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания, содержащее шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, а второй выход - со входом второго стабилизатора, выход которого через перрый

диод соединен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, и с первой шиной питания формирователя сигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом nepBuVo стабилизатора, и с шиной питания счетчика, вхой Формирователя сигналов соединен с первым входом второго конденсатора, второй вход которого срединен с общей шиной, первый выход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика,счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединены с информационными входами запоминающего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами установки единичных состояний разрядов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен с третьим выходом формирователя сигналов, отличающееся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, вход формирователя сигналов соединен со входом первого стабилизатора через параллельно соединенные резистор и второй диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство ССС 445976, цл. Н 03 К 3/286,

Н 03 К 21/00, 1973.

5

2.Технические описание и инструкт ция по эксплуатации ОЯа. 670.513.10. Блок динамического преобразования БДП-П, ЗЯа. 670.541.93, 1976.

0-

24NI