Устройство для формирования серий импульсов /его варианты/ Советский патент 1983 года по МПК H03K5/156 H03K3/78 H03K3/80 

Изобретение относится к импу ьсной технике и может быть использовал но в радиоэлектронных установках. Известен генератор пачек тональных сигналов, частота импульсов кото рых определяется -резонансной частотой колебательного контура, содержащий схему управления длительностью и интервалом, схему возбуждения и схему нагрузки 1 . Недостатком данного устройства является отсутствие возможности фор-« . мирование постоянной составляющей сигнала на выходе устройства и ограни чение частоты выходного сигнала одной резонансной частотой колебательного контура. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устрой ство для генерации.серии импульсов, содержащее генератор, счетчик, мутатрРг триггер, элементы И иИЛИц2 Недостатком известного устройства является сложность и возможность фор мирования иютульсов только прямоугол ной формы. целью изобретения является упрощ нге устройства и расширение фуикци онгшьных возможностей путем формирования серий импульсов для управления аналоговыми радиоэлектронными устройствами, Поставленная цель достигается тем, что в устоойстве. содержащем генератор электрических сигналов, два триггера, два двухвходовых элемента И, выход ВТОРОГО триггера сое динен со вторым входом первого элемента И, и счетчик импульсов, генератор электрических сигналов выполнен в виде генератора гармонических сигналов, и в устройство дополни-, тельно введены широкополосный фазо вращатель, формирователь прямоугольных импульсов нз гармонических сигналов, формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов, пиковыь детектор, ущ)авляемый ключ, сумматор и У1-ВХОДОВЫЙ элемент И, причем выход генератора подключен ко входу фазовращателя, первый выход которого соединен с первым входом сумматора и через пиковый детектор со вторым входом сумматора, выход которого соединен с сигнальным входом клю4aj второй выход фазовращателя че-. последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов и формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов соединен с.

первыми входами первого и второго элементов и, выход первого элемента И соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа и второму входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, второй выход первого триггера соединен с входом установки счетчика импульсов в ноль, выходы через К1-ВХОДОВЫЙ элемент и соединены со вторыми входа.ми первого и второго триггеров. Поставленная цель достигается также и тем, что -в устройстве для формирования серий импульсов, содержащем генератор электрических сигналов, два триггера, два двухвходовых элемента И, причем выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента И и счетчик ИМПУЛЬСОВ, генератор электрических сигналов выполнен в виде генератора гармонических сигналов, а в устройство введены широкополосный фазо - вращатель, формирователь прямоугольных импульсов из гармонических сигналов, формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов, пиковый детектор, два управляемых ключа, сумматор и И-входовый элемент И, причем выход генератора электрических сигналов подключен к входу фазовращателя, первый выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа и через пиковый детектор с сиг нальным входом второго ключа, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, второй выход фазовращателя через последовательно co диненные формирователь прямоугольных импульсов и формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого ключа и вто рым вкодом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, второй выход пер вого триггера соединен с управляющим входом второго управляемого ключа и входом установки с.четчика импульсов в ноль, выходы которого через И-входовый элемент И соединены со вторыми входами первого и второго триггеров . , . На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для формирования серий импульсов tl-й вариант); на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 структурная схема устройства управления для формирования серий импульсов (2-й вариант фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие его работу.V

Устройство для формирования серий импульсов (фиг. 1) содержит генератор 1 гармонических сигналов, широкополосный фазовращатель 2, пиковый детектор 3, сумматор 4, управляемый ключ 5, формировагель 6 прямоугольных ИМПУЛЬСОВ, формирователь 7

передних фронтов прямоугольных импульсов, элементы И 8 и 9, триггеры 10 и 11, счетчик 12 импульсов и

и-входовый элемент И 13. Устройство формирования серий импульсов фиг, i) работает следующим образом. В исходном состоянии с выхода генератора 1 на вход фазовращателя 2 поступает гаромонический сигнал. С первого выхода фазовращателя гармонический сигнал (фиг. 2, а поступает на дервый вход сумматора 4, и на вход пикового детектора 3. С выхода пикового детектора 3 постоянное напряжение, равное амплитуде гармонического сигнала поступает на второй вход сумматора 4, с выхода сумматора 4 напряжение, равное сумме гармонического сигнала и его амплитуды (фиг. 2, б), подается на сигнальный вход управляемого ключа 5. Со второго выхода фазовращателя 2 на вход формирователя .6 поступает гармоническое колебание (фиг. 2, в опережающее по фазе колебание на первом его выходе на 90 Формирователь б формирует из них импульсы прямоугольной формы (фиг. 2, г), которые поступают на вход формирователя 7 передних фронтов импульсов .Короткие импульсы с.выхода формирователя 7 (фиг. 2, д) поступают на первые входы двухвходовых элементов И 8 и 9. Выходы счетчика 12 соединены с входами И -входового элемента И 13 таким образом, чтобы при отсчете количества импульсов N 1, где N - требуемое количество импульсов в серий выходного сигнала, на выходе элемента И 13 формировался выходной импульс высокого уровня напряжения . В исходном состоянии, момент времени t (фиг. 2), триггер 10 и 11 находятся в нулевом состоянии, т.е-, на их первых (единичных) выходах имеется низкий уровень напряжения, а на вторых (нулевых) - высокий уро-. вень напряжения. Низкий уровень напряжения на единичном выходе триггера 11 запирает по второму входу элемент И 8, а низкий уровень напряжения на единичном :выходе триггера 10 запирает по второму входу элемент И 9 и по управляемому входу - ключ 5. При этом напряжение на выходе устройства отсутствует. Высокий уровень напряжения на ну левом выходе триггера 10 обеспечивает установку в нуль счетчика 12. импульсов. С выхода элемента И 13 низкий ур вень напр5шения поступает на нулёЕие входы триггеррв 10 и 11. При поступлении в момент времени 4: на единичный вход триггера 11 внеш него запускающего импульса (фиг.2, е триггер 11 переходит во второе устой чивое состояние, лри котором на его единичном выходе устанавливается вы .сокий уровень напря}пгния (фиг.2, ж, /который поступает на второй вход элемента И 8. . Элемент И 8 оказывается открытым и очередной импульс, поступающий в Момент времени t с выхода форми.рователя передних фронтов 7 через открытый элемент И 8 на единичный вход триггера 10, устанавливает его в единичное состояние (фиг. 2, з). &1СОКИЙ уровень напряжения с единич ного выхода триггера 10 поступает н управлякяций вход кЛюча 5. Ключ 5 открывается и на выходе устройства, соединенном с выходом ключа 5/ появ ляется выходной сигнал (фиг. 2., и). Считая момент времени feji за начало отсчета, а амплитуду сигнала на первом выходе фазовращателя 2 (фиг.2, а равной О f и учитывая начальную фаЗУ этого напряжения, форму выходного сигнала можно представить уравнением. ausm-, и - и cosWt где U - угловая частота выходного сигнала генератора 1. Одновременно, в момент времени-t5 шлсокий уровень напряжения с единичного выхода триггера 10 открывает по второму входу элемент И 9, и через И 9 на счетный вход счет чика 12 будут поступать импульсы с выхода формирователя (фиг. 2,к). При этом с нулевого выхода триггера 10 на установочный вход счетчика 12 будет подаваться низкий уровень напряжения и счетчик 12 Начинает счет импульсов, поступающие на его счетный вход. При поступлении.на вход счетчика 12 количество импульсов равного N в момент времени и(фиг. 2, к) на выходе элемента И 1.3 (фиг. 2,л по, является импульсвысокого уровня напряжения , который поступает на нулевые входы триггеров 10 и 11. Триггеры 10 и 11 переходят в нулевой состояние и низкие уровни на.пряжений на их единичных выходах запирают ключ 5 и элементы И 8 и И 9. Сигна; на выходе ключа 5, а значит, ,и на выходе устройства прекращает.ся (,фиг.2, и). За время между моментами времени -Ьд и 1; на Ьыходе устройства формируется требуемое Ы количество импульсов. Шлсокий уровень напряжения с нулевого выхода триггера 10 поступает на установочный вход счетчика 12 и обнуляет последний. При этом на выходе элемента И 13 восстанавливается низкий уровень напряжения. Устройство воэвргццается в исходное состояние и после поступления очередного запускаквдего импульса формирует на выходе очередную серию W импульсов. Устройство формирования серий имПульсов (фиг. 3) содержит генератор 14 гармонических сигналов, фазоврашатель 15. пиковый детектор 16, сум-.. iwfaTop 17, управляемые ключи 18.и 17, формирователь 19 )у1Х)льных импульсов, формирователь 20 передних фронтов прямоугольных импульсов первый и второй двухвходовые элементы И 21 и И 22, первый и второй триггеры 23 и 24, счетчик импульсов 25,И -вхог довый элемент И 26, ключ 27, Устройство формирования серий импульсов (фиг. 3) работает следующим образом. В исходном состоянии с выхода генератора 14 на вход широкополосного фазовращателя 15 поступает гармонический сигнал, частота которого устанавливается в рабочем диапазоне частот фазовращателя 15. Гармонические сигналы с первого выхода фазовращателя 15 (фиг. 4, а) поступают на сигнальный вход управляемого ключа 18 и на вход пикового детектора 16, на выходе которого, а значит и на сигнаду ном входе ключа 27, устанавливается постоянное напряжение, равное амплитуде гармонических сигналов (фиг. 4 б. Со второго выхода фазовращателя 15 на вход формирователя 19 прямоугольных импульсов поступает гармонический сигнал (фиг. 4,в, отстгиощий по фазе от колебания на первом его выходе на 90 Формирователь 19 формирует прямоугольные импульсы (фиг. 4,г которые поступают на вход формирователя 20 передних фронтов импульсов. Короткие импульсы с выхода формирователя 20 Сфйг. 4,д)поступают на первые входы двухвходовых элементов и 21 и И 22. . . Выходы счетчика 25 соединены с входами VI-входового элементами 26 таким образом, чтобы при отсчете количества импульсов N N + 1 (где N/i - требуемое количество импульсов . всерии выходного сигнала, на выход элемента И 26 возникал импульс высокого уровня напряжения. В исходном состоянии, момент времени 1о(фиг. 4) , триггеры 23 и 24 находятся в нулевом состоянии. Низки уровень напряжения на единичном выхо де триггера 24 запирает по второму входу элемент И-21. Низкий уровень напряжения на единичном выходе триггера 23 запирает по второму входу элемент И 22 и по управляющему входу - ключ 18. Высокий у эовень напряжения на нулевом выходе триггера 23 обеспечивает установку в нуль, счетчика 25 импульсов и отпирает по управляющему входу ключ 27. При этом на выходе ключа 27, а также на выходе сумматора 17 И выходе устройства Появляется напряжение, равное напряжению амплитуды гармонического сигнала. С выхода элемента И 26 ни кий уровень напряжения поступает на нулевые входы триггеров -23 и 24, В момент времени t на 1.арвый (единичный) вход триггера 24 поступает внешний запускающий импульс (фиг,4,е). . Этот импульс переводит триггер 24 вединичное состояние (фиг.4,ж), и на второй вход элемента И 21 с единичного выхода триггера 24 поступает высокий уровень напряжения. Элемент И 21 оказывается открытым, и очередной импульс, поступаю1ЦИЙ в момент времени t с выхода фор мирователя 20 передних фронтов через открытый элемент И 21 на первый {еди ничный ) вход триггера 23, устанавливает его в единичное состояние (фиг., 4,з). Высокий уровень напряжения с единичного выхода триггера 2.3 поступает на управляющий вход ключа 18,а низкий уровень напряжения со второго (нулевого ) выхода триггера 23 поступает на управляющий вход ключа 27.Ключ 27 запирается, ключ 18 отпирается, и на его выходе а также на выходе сумматора 17 и на выходе устройства появляется гармони ческий,сигнал (фиг. 4,и). Приняв момент t за начало отсчета времени, т.е. t О и учитывая начальную фазу выходного сигнала (фиг. 4,и) форму, его можно описать уравнением косинус.оиды Jg,i и cos out, где о - амплитуда выходного сигнала (Д) - угловая частота. При отсутствии внешнего запускающего импульса и окончании серии формируемых импульсов на выходе устройства присутствует уровень напряжения, равный амплитуде формируемой косинусоиды. Одновременно, в момент времени-Ь«г,высокий уровень напряжения с единичного выхода триггера 23 открывает по второму входу элемент И 22, через который на счетный вход. счетчика 25 поступают импульсы с выхода формирователя 20 (фиг. 4, к). С нулевого выхода триггера 23 на. нулевой вход счетчика 25 подается низкий уровень напряжения, и счетчик 25 начинает считать поступающие на его вход импульсы. При поступлении на вход счетчика 25 количества импульсов N в момент времени ц(фиг.4,к) на выходе элемента И 26 (фиг. 4,л) появится импульс высокого уровйя напряжения, который поступает на нулевые входы триггеров 23 и 24. Триггеры 23 и 24 переходят в нулевое состояние, низкий уровень напряжения на их единичных выходах запирает ключ 18 и элементы И 21 и 22, а высокий уровень напряжения на нулевом выходе триггера 23 открывает ключ 27 и устанавливает в нулевое положение счетчик 25. На выходе сумматора и устройства устанавливается вновь постоянное Напряжение, равное амплитуде косинусоидального сигнала (фиг. 4, и )., За время между моментами времени t-j, и выходе устройства формируется требуемое N количество косинусоидальных импульсов. На входы элемента И 26 с выходов счетчика 25 поступают .сигналы, низкого напряжения, на выходе элемента И 26 также устанавливается низкий уровень напряжения. Устройство возвращается в исход ное состояние и после поступления на единичный вход триггера 24 следующего импульса внешнего запуска формирует на выходе очередную серию с числом импульсов в серии равной N. Таким образом, предлагемое устройство (его варианты, по сравнению ,с известнЕлм позволяет расширить функ-г циональные возможности с одновременным упрощением его. Формула изобретения 1. Устройство для формирования серий импульсов, содержащее генератор электрических сигналов, два триггера, два двухвходовых элемента И, выход второго триггера соединен с вторым, входом первого элемента и, и счетчик импульсов, отличающеес я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей путем формирования серий синус-квадратных импульсов, тенератрр электрическиз сигналов выполнен в виде генератора гармонических сигналов, а в устройство дополнитепьно введены широкополосный фазовращатель, формирователь прямоугольных импульсов из гармонических сигналов, формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов, пиковый детектор, управляемый ключ, сумматорИ И-входовый элемент И, причем выход генератора подключен к входу фазовращателя, первый выход которого соединен с первым входом сумматора и через пиковый детектор с вторым входом сумматора, выход которого подключен к сигнальному вх ду ключа, второй выход фазовращателя через последовательно соединенны формирователь прямоугольных импульсов и формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов соединен с первыми входами первого и вто рого элементов и, выход первого эле мента И соединен с первым входом пе вого триггера, первый выход которог подключен к управляющему входу упра ляемого ключа и второму входу второ го элемента И, выход которого соеди нен со счетным входом счетчика импульсов, второй выход первого триггера подключен к входу установки I счетчика импульсов в ноль, выходы к торого через И-входовый элемент И соединены с вторыми входами первого .и второго триггеров. 2. Устройство для формирования серий импульсов, содержащее генератор электрических сигналов, два триггера, два двухвходовых элемента И, причем выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей путем формирования серий косинусоидальных импульсов, генератор, электрических сигналов выполнен в виде генератора гармонических сигналов, а в устройство дополнительно введены широкополосный фазовращатель. Формирователь прямоугольных импульсов из гармонических сигналов, формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов,, пиковый детектор, два управляемых ключа, сумматор и ,И-входовый элемент И, причем выход генератора электрических сигналов подключен к входу фазоврадателя, первый выход которого соединен с сигнальным вхсадом первого ключа и через пиковый детектор.- с сигналь ным входом второго ключа, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, второй выход фазовращателя через последовательно .соединенные формирователь прямоугольных импульсов и формирователь передних фронтов прямоугольных импульсов срединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключенк первому входу первого триггера, пер вый выход -.которого соединен с управляющим входом первого управляемого к.люча и вторым входом второго элемента И выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, второй .выход первого триггера соединен с управля кицим входом второго управляемого ключа и входом установки счетчика импульса в ноль, выходы которого через и-входовый элемент И соединены с вторыми входами первого -и второго триггеров. И-сточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США № 3873937, кл. 331-75,- 1978,; 2.Авторское свидетельство СССР 566324, кл. Н 03 К 3/84, 1975.

I, tf t,

,Z

фиг. 5