Генератор импульсов

 

геНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор, делитель напряжения , времязадающую RC-цепь, основной триггер, выходы которого подключены к выводам RC-цепи, средний вывод которой подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, а выход - с входом установки в О основного триггера , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительный триггер и элемент , ШШ-НЕ. первый вход которого соедйне1Г с первой шиной управления, второй - с выходом компаратора а выход - с входом установки 1 основного триггера, инверсный выход которого соединен со счетньм входом дополнительного триггера, установочi ные входы которого соединены соответственно с второй и третьей шинами управления,а выходы - с соответствукицими выводами делителя напряжения . оо 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .

„„SU„„1088101

ЗСЮ Н 03 К 3 023

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А4ТОРСНОМУ СВ ЩВТВЪСТВУ.12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3548977/18-21 (22) 04:02.83 (46) 23.04.84. Бюп. В 15 (72) В.II.Áàêàëèíeêèé, В.Д.Бичуков и А.Г.Хлонь (53) 621.374 (088.8) (56) 1. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. M., "Советское радио", 1979, с. 233-237.

2. Авторское свидетельство СССР

В 579855, кл. Н 03 К 5/13, 05.06.72 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содершащий компаратор, делитель напряжения, времязадающую RC-цепь, основной триггер, выходы которого подключены .к выводам нС-цепи, средний вывод которой подключен к пер- вому входу компаратора, второй вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, а выход - с вхо-:. дом установки в "0" основного триггера, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возиошностей, в него введены дополнительный триггер и элемент

;. HIIH-HE, . первый вход которого соединен с первой шиной управления, второй - с выходом компаратора, а выход - с входом установки "1" основного триггера, инверсный выход которого соединен со счетным входом дополнительного триггера, установочные входы которого соединены соответственно с второй и третьей шинами управления, а выходы — с соответствующими выводами делителя напряшення.

l088i0l

t

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и систем управления.

Известен таймер, содержащий компараторы и. триггер 1 .

Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор задержанных импульсов., содержащий компаратор, делитель напряжения, времязадающую RC -цепь, основной триггер, выходы которого подключены к выводам RC -цепи, средний вывод которой подключен к первому входу кбмпаратора, второй вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, а выход — с входом установки в "О" ос- 20 новного триггера С2 3.

Недостатком известного устройства также являются узкие функциональные возможности, так как устройство может работать только в ждущем режиме.

Целью изобретения является рас-. ширение, функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий. компаратор, делитель напряжения, времязадающую Р -цепь,. основной .триггер, выходы которого подключены к выводам РС -цепи, средний вывод которой подключен к пер35: вому входу компаратора, второй вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, а выход — с входом установки в "О" основного триггера введены дополнительный триггер

В о. 40 и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход кото- . рого соединен с первой шиной управления, второй — с выходом комиаратора, а выход — с входом установ ки в "1" основного триггера, ин45 в рсный выход которого соединен cq счетным входом дополнительного триггера, установочные входы которого соединены соответственно.с второй и третьей шинами управления, а выходы—

-с соответствующими выводами делителя напряжения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора импульсов; на фиг. 2 - эпюры напряжений при ра- 55 боте в ждущем режиме; на фиг. 3— эпюры напряжения в точках схемы при работе в автоколебательном режиме.

У троиство содержит компаратор 1 например интегральный компаратор на основе дифференциального усилителя инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены соответственно к выходу делителя 2 напряжения, содержащего резисторы 3 и 4, и к выходу времязадающей R< -цепи 5, содержащей резистор 6 и конденсатор 7 и подключенной между выходами основного, триггера 8, вход установт ки в О которого соединен с выходом компаратора 1,. дополнительный триггер 9 и элемент ИЛИ-НЕ 10, первый вход которого соединен с. первой шиной 11 управления, второй — с выходом компаратора 1, а выход — с вхэдом установки в "1" триггера 8, к инверсному выходу которого подключен счетный вход триггера 9, вход установки в "О," триггера 9 соединен с второй шиной 12 управления, вход установки в "1" — с третьей шиной 13 управления, выходы триггера

9 соединены через делитель 2 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Выбор ждущего или автоколебательного режима работы осуществляется путем подачи на шину 11 управления логической "1" или логического "О" (фиг. 2 cf). Этот сигнал соответственно запрещает или разрешает прохождение на вход установки в "О" триггера 8 сигнала с выхода компаратора.1 в момент его возвращения в исходное состояние, тем саум запрещая или разрешая формирование последующего интервала времени..

I Ю в

Выбор величины формируемого интервала времени осуществляется путем подачи на шины 12 или 13 управления положительного импульса (логической "1"), который устанавливает триг гер 9 в нулевое или единичное состояние соответственно (фиг. 2 о, В ).

При этом на выходе делителя 2 напряжения установится пороговое напряжение (фиг. 2ъ ) ч „=(1- ) (V2 -U1„) + чо„, (1) если на прямом и инверсном выходах триггера 9 установлены логический

0 (U> ) и логическая 1 (Ч ) соответственно, или

3 1088 если на прямом н инверсйом выходах триггера 9 установлены логическая

"!" (Vt ) и логический "0" (Ч ).

21 гг

В выражениях (1) и (2)

R 5

К.! ..:..г где R» R — сопротивления резисторов 3 и 4 делителя 2.

Если управляющий импульс на шине

12 нли 13 заканчивается до момента срабатывания компаратора 1, то в момент срабатывания компаратора 1 его выходной сигнал устанавливает триггер 8 в нулевое состояние. Единичный выходной сигнап с инверсного выхода триггера 8 переключает триггер 9 s другое состояние, и на выходе делителя 2 устанавливается другое значение порогового напряже- 2О ния — Чпг или Ч„„, если ранее было установлено пороговое напряжение

Ч и 1 или Ч 0 г сООтветственнО

Если управляющий импульс на шинах

12 и 13 не заканчивается до момента г срабатывания «омларатора 1, то в момент срабатывания компаратора 1

его выходной сигнал также устанавливает триггер 8 в нулевое. состояние. Но при этом единичный выходной сигнал с инверсного выхода триггера 8 не переключает триггер 9 в другое состояние, и пороговое напряжение на выходе делителя 2 не. изменяется. . Устанавливая пороговое sanyaae,ние ЧПз или Ч z2 переД началом фУнкционирования: устройства и разрешая йли запрещая его изменение во время функционирования (в момент.срабаты-.4 вания комларатора), можно формировать .интервалы времени различной . величины..

При работе устройства в ждущем режиме (фиг. 2) в исходном состоя.- . 4 нии на шине 11 управления установлена логическая "!", На шинах 12и 13 управления — логические "0".

Яа прямом и инверсном выходах триггера 8 установлены логический "0" (Ч ) и логическая "1" (Ч ) соответственно.

Времязадающая Рс -цель 5 включена под напряженнем конденсатор 7 RC -цепи 5 заряжен до напряжения Чсе=Ез,, и на неииверЧсе Ч " Ч12

6 (6) или.С012 Э 2 12 °

При этом на .выходе компаратора 1 устанавливается логическая "1", на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 подтверждается логический "0", триггер 8 возвращается в исходное состояние (фиг. 2 6 ).

Таким образом, конденсатор 7 пере. заряжается от напряжения V до напряжения,, Ч<О11или V )2 под воз101 4 тирующем входе компаратора 1 уста. навливается напряжение Ч

Ф

Положительный импульс (логическая "1"), поступающий с шины 12 или

13 управления, устанавливает триггер

9 в нулевое или единичное состояние, и на выходе делителя " напряжения устанавливается пороговое напряжение Ч„1 нли Ч „2 соответственно.

Так как напряжение на выходе времяэадающей RC -цепи 5 меньше порогового напряжения, на выходе .компаратора 1 устанавливается логический "0".. Отрицательный импульс (логический ".0"), поступающий с шины !1 управления,. Ннвертируется элементом

ИПИ-НЕ 10 и устанавливает триггер

8 в единичное состояние. На прямом и инверсном выходах триггера 8 ус-. танавливаются логическая "1" (Ч1 ) .и логический "0" (Ч ) . соответст-.

12 венно.

Времязадавщая RC -цепь 5 оказывается включенной под напряжение которое по знаку противоположно начальному напряжению ЧСона конден» саторе 7, и последний начинает переэаряжатъся (фиг. 2д).

При этом на неинвертирующем входе компаратора 1 возникает .отрицательный скачок напряжения

Ч., - (-Ч О+ Ч12), (5) который подтверждает исходное сос тояние компаратора 1..

Перезаряд конденсатора 7 заканчивается,. когда напряжение на неин. вертирующем входе компаратора 1 достигает порогового напряжения Ч„1 или Ч„г 1 а на конденсаторе 7 - величины

1088101

RC) n Э2 Со

Е +Ч эг с0« (8) 20 нли

25 за е1 - RCln

= RCln — .

1 "m (12) (13) 45 или (1Я 5О „= Кснрп

2-ш (221

5 действием напряжения Е .. Напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 при этом изменяется от значения Ч до значения V нли V„

Ь

Величина интервала времени и 5 от момента запуска устройства (пе.— реключение триггера 8 в единичное состояние) до момента срабатывания компаратора 1 (переключение триггера

8 в нулевое состояние) определяется иэ выражения или ((Еэ +Ч

Э2 СО<2 где Й вЂ” сопротивление резисторов 6;

С вЂ” емкость конденсатора 7 (фиг. 2.Ж), При использовании однотипных триггеров 8 и 9, выполненных в одном корпусе, можно принять, что

V „V„ V 7g (10) о о 0 е

С учетом выражений (1)-(4), (6), (7 и условий (10) и (11) выражения (8) и (9) соответственно принимают вид.После возвращения триггера 8 в исходное состояние времязадающая

ЙС -цепь 5 оказывается включенной под напряжением Еэ1 » которое по о. 40 знаку противоположна напряжению VC0«, или Ч на конденсаторе 7, и последC0 r ний начинает перезаряжаться. При этом на неинвертирующем входе компаратора 1 возникает положительный с0ачок напряжения

+Е (14) или

7. Ч который подтверждает новое (единичное) состояние компаратора 1.

Логическая "1" с инверсного выхода триггера 8 поступает на счетный

55 вход триггера 9, который может. работать в асинхронном или счетном режимах.

Если в этот момент на одной из шин 12 или 13 управления установлена логическая "1" (управляющий импульс не закончился), состояние триг" гера 9 не изменяется, и пороговое напряжение на выходе делителя 2 не изменяется.

Если в этот момент на шинах 12 и 13 управления установлены логические "0" (управляющий импульс закончился),пороговое напряжение на выходе делителя 2 изменяется:

Ч„„ изменяется на 7„ или U изменяется на Ч„, Компаратор 1 возвращается в исходное состояние, когда напряжение на его инвертирующем входе достигает величины Ч„ нли V, а на конденсаторе 7 - величины

Vc0ã :=7и Vn г (16) Таким .обрезом, конденсатор 7 перезаряжается от напряжения VCz« или

76012 до напряжения VC021 ли VCO22 под воздействием напряжения Е . Напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 при этом меняется от величины V или V до ве- личины 72. илй 7

I.

Величина интервала времени формируемого от момента срабатывания компаратора 1 до момента возвращения его в исходное состояние,. опре- . деляется из выражения с - RC1(4»+2Æé »((»

21 " EB1- Vcoi1

\ или

- RC»((»д» св 22

t>> ЕС»а са (20»

Э 1 Ж2

t - RC1a »- — @ <" »»

24 ЕЭ1 ЧМ22

С учетом выражений (1)-(3), (6), (7), (16), (17) и условий (10) и (11 выражения (18)-(21) соответственно принимают вид

1088101

RCln -Т вЂ”

1+m

2-m .

t2 RCln

23 1-ш

1 а2 RCln

1 ш

m (23) (24) (251.

На этом рабочий цикл устройства закан чивается, и начинается цикл восстановления исходного состояния. 10

Устройство возвращается в исходЪ ное состояние, когда напряжение на, конденсаторе 7 достигает величины

Ч, а на неинвертирующем входе компаратора 1 — величины Vo„.

Таким образом, в ждущем режиме в течение рабочего цикла устройство одновременно может формировать следующие интервалы"времени (фиг. 28,ж ) и (или С ) HJIH t и t22(или 1 ) ) ° 20

Ййтервалы времени t<Ä, С1 формируются на выходе триггера 8, а интервалы времени, t>< — 12, — на выходе компаратора 1.

Указанные интервалы времени можно использовать раздельно или суммируя их с помощью логического элемента ИЛИ (или ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) следующим o6pasoM: t11+ t ; t :+

11 21 . 11

«- 2+ 22 t12+ М 30 ,Как видно из выражений (12), (13) (22-25), величина формируемого интервала времени не зависит от изменения напряжения питания и выходных напряжений триггеров 8 и 9, а

35 определяется величинами элементов времязадающей RC -цепи 5 и делителя.

" напряжения.

При работе устройства в автоколебательном режиме (фиг. 3) на шине

11 управления установлен логический "0" (фиг. За ).

Величина формируемого периода следования импульсов выбирается с по мощью сигналов на шинах 12 и 13 управления (фиг. 35; 6) .

Если на шинах .12 и 13 управления установлен логический "0", то триггер 9 работает в с етном режиме: каждый раз в момент возвращения триггера 8 в исходное (нулевое) сос50 тояние логическая "1" с его инверс" ного выхода поступает на счетный вход:,триггера 9 и переключает его в другое состояние. При этом на выходе делителя 2 устанавливается другое пороговое напряжение Ч„, например, если ранее было установлено. напряжение Ч„ и наоборот.

Если на шине 12(.13) управления установлена логическая "1", триггер 9 переходит в асинхронный режим работы, т.е. в указанный момент времени не переключается, и на выходе делителя

2 пороговое напряжение V (Ч ) не п2 изменяется (фиг. 3 г).

Предположим, что до перехода устройства в автоколебательный режим на шине 11 управления установлена логическая "1", на шинах 12 и 13— логический "0", триггер 8 и триггер

9 установлены в нулевое состояние.

На выходе делителя 2 установлено пороговое напряжение V«, которое больше чем напряжение V о на выходе

РС-цепи .5, и компаратор 1 установлен в нулевое состояние, Тогда в момент прихода логического "0" с шины 11 управления на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 устанавливается логическая "1", триггер 8 .переключается в единичное состояние, и начинается формирование интервала времени t „ (фиг. 3 д ).

Формирование интервала времени t .11 заканчивается в момент переключения, компаратора 1 в единичное состояние.

При этом триггер 8 переключается в нулевое состояние, а триггер 9в единичное. На выходе делителя 2 устанавливается пороговое напряжение V, и начинается формирование интервала времени t21.

Формирование интервала времени заканчивается в момент переключе21 ния компаратора 1 в исходное (нулевое) состояние.

Далее,-в отличие от ждущего режи- ма работы, в момент возвращения ком паратора 1 в исходное состояние начинается не процесс восстановления исходного состояния устройства, а происходит повторный его запуск логической "1", поступающей на установочный вход триггера .8 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 10.

Времязадающая Рс -цепь 5 оказывается включенной под напряжение F которое по знаку противоположно напряжению Ч 2„на конденсаторе 7, и последними. начинает перезаряжаться.

При этом на неинвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряжения (фиг. Зд) (VCO2a+V12) (26)

:который подтверждает нулевое состояние компаратора 1.

l088l0)

)О

Перезаряд конденсатора 7 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 достигает напряжения Чн2 а на конденсаторе 7 - sensassbI Vc0q<.Ïðè этом на выходе компаратора 1 устанавливается логическая "1", которая переключает триггер 8 .в нулевое состояние. Логическая "1" с инверсного выхода триггера 8 поступает на счетный вход триггера 9 и переключает его s нулевое состояние. На выходе делителя 2 устанавливается пороговое напряжение 7 .

Таким образом, конденсатор 7 перезаряжается от напряжения ЧС2, 1 до напряжения Чп,12под воздействием напряжения Е 2. Напряжение на неинвертирующем входа компаратора 1 при этом изменяется от величины Ч21 до величины 702 °

Величина формируемого интервала времени. определяется из выражения

RC1n Äß Дд 2- ) (27) 25

92 . С012

С учетом выражений (2), (4), (7)1 . (17) и условий (10), (11) выражение (27) принимает вид

2«ш 81 Rcln i (28) .Перезаряд конденсатора 7 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора достигает значения Ч)1„, а на конденсато

50 ре 7 - BenH nw Vc022 IIPH 3TOM Ма выходе комларатора 1 устанавливается логический "0", на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 10 — логическая "1", устанавливающая триггер 8 в единичное состояние. Состояние триггера 9

5S прн этом не меняется. и на выходе делителя 2 остается пороговое напряжение 7» (фнг. 3 е ).

В момент возвращения триггера 8 в нулевое состояние на неинвертирую-. щем входе компаратора 1 возникает положительный скачок напряжения 7 который подтверждает новое (единичное) его состояние.

После возвращения триггере 8 в нулевое состояние времязадающая 40

)1С-цепь 5 оказывается включенной под. напряжение Е 1, которое по знаку противоположно напряжению Усо12на конденсаторе 7, и последний начинает перезаряжаться. 45

Таким образом, конденсатор 7 перезаряжается от напряжения 7С0„ до напряжения Ч под воздействием напряжения ЕУ1 sa время 122

В момент возвращения триггера 8 в единичное состояние на неинвертирующем входе компаратора 1 возникает отрицательный скачок напряжения

71Т (-ЧС022+V ) (29)

11 С0.22 1я . который подтверждает новое (нулевое) состояние компаратора 1.

После возвращения триггера 8 в единичное состояние времяэадающая

РС-цепь 5 оказывается включенной под напряжение Е, которое по знаку противоположно напряжению 700 на конденсаторе 7, и последний начинает перезаряжаться (фиг. 3 ф).

Перезаряд конденсатора 7 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 достигает значения 7„1, а на конденсаторе 7 — величины Уе21, .При этом на выходе компаратора 1 уетанав ливается логическая "1", на выходе элемента ИПИ-BE 10 - логичес- кий "0", триггер 8 возвращается в нулевое состоянйе, а триггер 9в единичное (фиг. 35 ). На выходе делителя 2 устанавливается noporosoe напряжение V „2, Такии образом, конденсатор 7 перезаряжается от напряжения Чщ 2 до напряжения Чсо-и под воздействием напряжения Е®2 . Напряжение на неинвертирувщем входе компаратора 1 при этом изменяется от величины V > до значения Ч) 1

Величина формируемого интервала времени определяется из выражения.

I .. . .. .@а (м)

32 " Еэ2 — Чсот

С .учетом выражений (1), (4), (6), (16) и условий (10), (11) выражение (30) принимает вид

t RCln—

1 m

32 m (31) Далее процессы повторяются, и период следования импульсов, например на выходе триггера 9, определяется из выражения

T„=t +t + 2+ t 2RCln(° ) (32)

2-а 1 ю

3ч 22 32 III Щ

Если на шине 12 установлена логическая "1", на шинах 11 и 13 — логический "0", триггер 9 переходит в асинхронный режим работы и устанавливается в нулевое состояние.

На выходе делителя 2 устанавливается пороговое напряжение Ч, которое

t11 ° не изменяется, пока на шине 12 установлена логическая "1".

Период следования импульсов устройства 7> состоит из двух интервалов времени Э2 и 23, которые формируются так же, как и в предыдущих случаях.

Таким образом, период следования. импульсов Т2 на выходе компаратора

1 триггера 8 определяется из выражения ъ

T2- M+C -КС1п (— - — ). (33) Если на шине 13 установлена логическая "1", а на шинах 11 и 12— логические "0", триггер 9 .переходит в асинхронный режим работы и уста" навливается в единичное состояние .

На выходе делителя 2 -устанавливается пороговое напряжение V которое не изменяется, пока на шине 13 установлена логическая "1".

Период следования импульсов устройства 75 состоит, из других двух интервалов времени 1 и Ф2 кото31 24 рые формируются так же, как н в предыдущих случаях.

Таким образом, период следова 5 ния импульсов Т на выходе компа . 3 ратора 1 или триггера 8 определя-! ется из выражения

1g Э 1 "2+ 1 m m

Т - t + t - КС1п () (34)

Величина следования импульсов

Т1, Т2, Т5 практически не зависит от капряжения питания и выходных напряжений триггеров 8 и 9 ° а оп15 ределяется величинами элементов времязадающей QG-öåïè 5 и делители

2 напряжений.

При подаче на шину 11 управления логической "1" происходит остановка .генератора, и устройство возвра . щается в ждущий режим.

Таким образом, в предлагаемом

: генераторе. импульсов, путем введения дополнительных триггера и элемента

25 ИЛИ-НЕ и организации дойолнитель.— ных связей получена возможност.работы как в ждущем, так в непрерывi ном режимах при электронном выборе режима работы и длительности генериЗО руемых импульсов, т.е. достигнуто расширение функциональных возможнос-,. тей.

1088!О!

Фиг.2

Составитель В.Полешенко

Редактор В.Данко Техред N.Надь Корректор Л. Пилипенко, Заказ 2687/51 Тирам 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35,- Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4