Таймер Советский патент 1982 года по МПК H03K17/28 

(54; ТАЙМЕР

Изобретение относится к радиотехнпке и может быть использовано в автоматике и системах управления.

Известны интегральные таймеры,содержаьще два компаратора, триггер, разрядный ключ и выходной каскад. К такой схеме подключены два внешних времязадаюЕцих элемента - резистор и конденсатор которые невыгодно вводить внутрь многофункциональной ИС таймера.

Однако такие таймеры имеют недостаточную точность формирования выходного импульса.

Известен таймер, выполненный на основе известного принципа мостового делителя, одно плечо моста представляет собой резистивный делитель, другое - времязадающую RC-цепь, а в диагональ моста включен компаратор напряжения 2.

Недостатком этого устройства является невысокая точность формирования выходных импульсов минимальной длительности.

Цель изобретения - повышение точности формирования выходных импульсов .

Для достижения указанной цели в таймер, содержащий первый, второй и

третий резисторы, первый компаратор напрях ения, первый вход которого через первый резистор соединен с шиной положительного источника питания и через последовательно включенные второй и третий резисторы соединен с общей шиной, второй вход которого соединен с выводом Порог таймера, второй компаратор напряжения на пер10вом и втором транзисторах р-и-Ртнпа, диоде, транзисторе типа и генераторе стабильного тока, причем эмиттеры первого и второго транзисторов р-п-Р типа соединены между

15 собой и через генератор стабильного тока подключены к источнику положительного напряжения, база первого транзистора соединена с выводом таймера Запуск, база второго тран20зистора через третий резистор соединена с общей шиной, коллектор второго транзистора соединен с анодом диода и базой транзистора м-Р-и типа, катод диода и эмиттер ц-Р- тран25зистора подключены к общей шине, триггер, первый вход которого сое,тинен с выходом первого компаратора, второй вход соединен с коллектором первого р-и-р транзистора и коллекто30ром м-р-и транзистора, выходной каскад, первый вход которого соединен с первым выходом триггера, BTopofl вход соединен со вторым выходом три , разрядный ключ на транзисторе И типа, база которого соединен ,с вторым выходом триггера, эмиттер соединен с общей шиной, а коллектор Соединен с выводом Разряд таймера введены третий и четвертый транзисторы р-и-р типа, второй генератор стабильного тока и блок смещения, пр этом эмиттеры третьего и четвертого транзисторов через второй генератор стабильного тока соединены с источником положительного напряжения, база третьего транзистора соединена с первым выходом триггера, коллектор которого соединен с общей шиной, база четвертого транзистора через блок смещения подключена к источнику положительного напряжения, коллектор четвертого транзистора соединен с базой транзистора и-р-и типа. На чертеже представлена функциональная схема таймера. Таймер содержит компаратор 1 напряжения, компаратор 2 -Нсгпряжения, триггер 3 с выходами QQ , выходной каскад 4, резистивный делитель на резисторах 5, б и 7 разрядный ключ на транзиторе 8, транзисторы 9 и 10 р-П-р типа, генератор 11 стабильного тока, блок 12 смещения базы транзистора 10, опорные входы 13 и 14, вход 15 компаратора 2, вход 16 компаратора 1,ремязадающий резистор 17 и конденсатор 18 . На опорные входы первого и второго компараторов подаются потенциалы от делителя (три одинаковых резистора 5, 6 и 7), Нормальное состояние разрядного ключа на транзиторе 8 насыщенное ( в это время внешний конденсатор 18, подключенный между входом компаратора 1 и общей шиной замкнут на землю). Если на вход 14 компаратора 2 подан отрицательный импульс запуска и потенциал этого входа,оказывается меньше напряжения порога / то компаратор 2, а за ним и триггер 3 переключа.ются и на выходе Q триггера отрабатывается отрицательный перепад. Этим скачком транзистор В закрывается по базе, конденсатор 18 начинает заряжаться через внешний резистор 17 от источника питания Е j . В случае отсутствия дополнительных транзисторов 9 и 10, генератора11 тока, блока 12 смещения на выходе компаратора 2 сохраняется высокий потенциал до момента окончания импульса запуска. Когда потенциал на конденсаторе превышает напряжение 2/3 Е порог срабатывания компаратора 1), компаратор 1 переключается и переводит триггер в исходное состояние в случае, если ,к этому моменту на выходе компаратора 2 присутствует низкий потенциал. В результате переключения триггера транзистор 8 открывается положительным перепадом и конденсатор 18 |С большой скоростью разряжается на .общую шину через насыщенный транзистор 8. На этом цикл работы таймера заканчивается. Он длится после импульса запуска время Т l,. причем коэффициент 1,1 определяется тем, что конденсатор заряжается до потенциала 2/3 Е1и. В случае., если импульс не заканчивается за время Т 1,1 , на выходе триггера неопределенное состояние -И выходной импульс имеет длительность, определяемую моментом окончания импульса запуска, что является недопустимым. Таким образом, необходимым условием нормальной работы таймера является условие ,,аг l,. В случае, когда-fcjon сравнимо с 1, существенно возрастает погрешность формирования длительности выходного иглпульса, определяемая как -fe-0 °° 1,1K4Ct / вследствие того, что компаратор 2, реализованный на основе дифференциального каскада с динамической нагрузкой обладает низким быстродействием. Поэтому импульс, подаваемый на вход триггера с выхода компаратора 2 затянут по сравнению с входным импульсом запуска таймера на величину порядка нескольких микросекунд. Это мало отражается на точности формирования выходного импульса при больших длительностях последнего (свыше 1 мс,но существенно (до 50%) влияет при формировании коротких временных интервалов (или последовательности импульсов высокой частоты). Чтобы устранить указанный недостаток в схему введены два транзистора Р-И-Р типа 9 и 10, генератор 11 стабильного тока, блок 12 смещения. Кагда на выходе Q отрабатывается положительный перепад, транзистор 9, управляемый по базе этим перепадом, закрывается и ток генератора 11 течет через транзистор 10. БЛОК 12 смещения задает на базу постоянное смещение, необходимое для полного переключения тока генератора 11 из транзистора 9 в транзистор 10 положительным перепадом с выхода Q триггера 3. Ток коллектора транзистора 10 создает падение напрянсения на диоде и открывает транзистор, в результате чего потенциал коллектора транзистора и, следовательно, на входе триггера 3 падает, что дает возможность переключиться триггеру 3 при срабатывании компаратора 1. Когда напряжение на конденсаторе 18 становится равным порогу, срабатывает компаратор 1 и переключается триггер 3, ток генератора 11 переключае ся в транзистор 10. Таким образом, дополнительно введенные элементы позволяют устранить действие входного импульса на вход триггера 3 пр длительности выходного импульса, близкой к импульсу запуска. При дли тельности импульса запуска,значитель но превышающей ,1 RtCt .точность формирования выходного импульса не улучшается. Наибольший эффект дости гается при минимальной длительности формируемого выходного импульса, пр этом точность выходного импульса улуч шается на 30%. Таким образом, введение в схему таймера дополнительных элементов позволяет значительно улучшить точность формирования выходного импуль са минимальной длительности при дли тельности запускающего импульса, сравнимой с длительностью выходного импульса, что позволяет расширить область применения таймера в радиоэлектронной аппаратуре. Формула изобретения Таймер, содержащий первый, второ и третий резисторы, первый компаратор напряжения, первый вход которого через первый резистор соединен с шиной положительного источника питания и через последовательно включенные второй и третий резисторы соединен с общей шиной, второй вход которого соединен с выводом Порог таймераj второй компаратор напряжения на первом и втором транзисторах р-и-р типа, диоде, транзисторе н-р-и типа и генераторе стабильного тока, причем эмиттеры первого и второго транзисторов р-и-р-типа со единены между собой и через генера.тор стабильного тока подключены к источнику положительного напряткения база первого тразистора соединена с выводом таймера Запуск, база второго транзистора через трети резистор соединена с общей шиной, коллектор второго транзистора соединен с анодом диода и базой транзистора и-р-ц типа, катод диода, и эммитер м-р-птранзистораподключен к общей шине ; триггер, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход соединен с коллектором первого р-и-р транзистора и коллектором п-р-и транзистора, и коллектором ц-р-п транзистора, выходной каскад, первый вход которого соединен с первым выходом триггера, второй вход соединен со вторым выходом триггера, разрядный ключ на транзисторе п-р-м типа, база которого соединена с вторым выходом триггера, эмиттер соединен с общей шиной, а коллектор соединен с выводом Разряд таймера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования выходных импульсов, в него введены третий и гетвертый транзисторы р-п-р типа, второй генератор стабильного тока и блок смещения, при этом эммитеры третьего и четвертого транЗ1 сторов через второй генератор стабильного тока соединены с источником положительного напряжения, база третьего транзистора соединена с первым выходом триггера, коллектор соединен с общей шиной, база четвертого транзистора через блок смещения подключена к источнику положительного напряжения, коллектор четвертого транзистора соедз{нен с базой транзистора типа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шило В.я.Линейные интегральные схемы. М., Сов. радио, 1979, с. 233-237. 2.Дьяконов В.П. Интегральные таймеры и их применение в импульсных устройствах. Зарубежная радиотехника, 1978, 6, с. 48 ( прототип) .