Генератор импульсов

 

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор, триггер, времязадающую RC-цепь и делитель напряжения , общие выводы времязадающей RCцепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам компаратора , выход которого соединен с первым входом триггера, прямой выход которого подключен к первому выводу времязадающей RC-цепи, а инверсный к первому выводу делителя напряжения , отличак1щийся тем, что с цепью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия , в него введены N мажоритарных элементов, N -1 дополнительных конденсаторов,N +1 управляемых ключей, элемент ИЛИ и элемент ИЛИНЕ , nepBisiH входкоторого соединен с шиной управления, -а второй вход с первыми входами соответственно триггера, N мажоритарных элементов, с информационными входами N управляемых ключей и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, входам (N+1)-ro управляемого ключа и вторым входам Н мажоритарных элементов , выходы которых соединены с управлякицими входами соответствующих N управляемых ключей, выход первого , из них подключен к второму вы (Воду времязадающей RС-цепи, а выхо (Л ды остальных через N-1 дополнительных конденсаторов подключены к общему выводу времязадающей RC-цепи, при этом выход элемента ШШ-НЕ соединен с вторым входом триггера, выход (N+1)-ro ключа соединен с вторым выводом делителя напряжения, причем 4 третьи входы мажоритарных элементов О соединены с соответствующими входными шинами,кроме того, выход ёлемента ШШ подключен к выходной шине.

с (19) О I) СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 0 3 23

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ71 (2 1) 3644400/24-2.1 (22) 21. 09. 83 (46) 15.02.85. Бюл. № 6 (72) В.П.Бакалинский, В.Д.Бичуков и А.Г.Хлонь (53) 621.373(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 519855, кл. Н 03 К 5/13, 05.06.72.

2 . Авторское свидетельство СССР

¹ 983988, кл. Н 03 К 3/284, 19..05.81 (прототип).

° (54) (57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор, триггер, времязадающую RC-цепь и делитель напряже— ния, общие выводы времязадающей RCцепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам компараторЭ, выход которого соединен с первым входом триггера, прямой выход которого подключен к первому выводу времязадающей RC -цепи, а инверсный— к первому выводу делитвля напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия, в него введены N мажоритарных элементов, N -1 дополнительных конденсаторов, И +1 управляемых ключей, элемент ИЛИ и элемент ИЛИНЕ, первый вход которого соединен с шиной управления, а второй вход— с первыми входами соответственно триггера, N мажоритарных элементов, с информационными входами N управляемых ключей и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, входам (N+1)-го управляемого ключа и вторым входам N мажоритарных элементов, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих N управляемых ключей, выход первого из них подключен к второму выводу времязадающей RC-цепи, а выходы остальных через М-1 дополнительных конденсаторов подключены к общему выводу времязадающей RC -цепи, при этом выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом триггера, выход (К+1)-ro ключа соединен с вторым выводом делителя напряжения, причем третьи входы мажоритарных элементов соединены с соответствующими входными шинами, кроме того, выход элемента ИЛИ поцключен к выходной шине.

1140231

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления.

Известно устройство задержки, яв- 5 ляющееся генератором задержанных импульсов, содержащее компаратор, триггер, времязадающую RC-цепь и делитель напряжения 313.

Недостаток устройства — узкие 10 функциональные возможности, заключающиеся в том, что устройство может работать только в ждущем режиме, Наиболее близким к предложенному по. техническому решению является re- l5 нератор импульсов, например одновибратор, содержащий компаратор, времязадающую RC-цепь, делитель напряжения, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, резистор и диод, общие выводы времязадаю- 20 щей цепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам компаратора, выход которого соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и триггера, прямой выход ко- 25 торого подключен к первым выводам времязадающей RC-цепи и делителя напряжения, инверсный выход подключен к вторым выходам времязадающей RCцепи, делителя напряжения и второму входу элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, выход к второго подключен к выходной шине и через соединенные последовательно резистор и диод к общему вывод времязадающей RC-цепи, а второй вход триггера соединен с входной шиной 323.

Недостатками этого устройства являются узкие функциональные возможности и невысокое быстродействие, 40 обусловленные тем, что генератор работает только в ждущем режиме н имеет конечное время подготовки к повторному рабочему циклу.

Цель изобретения-расширение функ- циональных возможностей и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий компаратор, триггер, времязадающую RC-цепь и делитель напряжения, общие выводы времязадающей RC-цепи и делителя напряжения подключены к соответствующим входам компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, прямой выход которого подключен к первому выводу времязадающей RC-цепи, а инверсный — к первому выводу делителя напряжения, введены N мажоритарных элементов, N-1 дополнительных конденсаторов, N+1 управляемых ключей, элемент ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход которо, го соединен с шиной управления, а второй вход — с первыми входами соответственно триггера, N мажоритарных элементов, с информационными входами N управляемых ключей и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, входам (N+1)-го управляемого ключа и вторым входам N мажоритарных элементов, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих N управляемых ключей, выход первого из них подключен к второму выводу RC-цепи, а выходы остальных через И-1 дополнительйых конденсаторов подключены к общему выводу времязадающей RC-цепи, при этом выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым выходом триггера, выход (N+1)-ro ключа соединен с вторым выводом делителя напряжения, причем третьи входы мажоритарных элементов соединены с соответствующими входными шинами, кроме того, выход элемента ИЛИ подключен к выходной шине.

На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора; на фиг.2аж — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Генератор импульсов содержит компаратор 1, времязадающую RC-цепь 2, состоящую из соединенных последовательно конденсатора 3-1 и резистора, 4, дополнительные конденсаторы 3-2:

3-N триггер 5, делитель 6 напряжения, состоящий из резисторов 7 и 8, Г элемент 9 ИЛИ-НЕ, шину 10 управления, мажоритарные элементы 11-1

11-N входные шины 12-1 — 12-N управляемые ключи 13-1 — 13-(Я+1), эле-.. мент 14 ИЛИ, выходную шину. 15. Общие выводы времязадающей RC-цепи 2 и делителя 6 напряжения соединен с входами компаратора 1, выход которого подключен к первым входам триггера

5, мажоритарных элементов 11-1

11-N, элемента 14 ИЛИ; элемента 9

ИЛИ-HE и информационным входам управляемых ключей 13-1-13-N выходы которых через конденсаторы 3- 1-ЗМ соединены с общим выводом времязадающей RC-цепи 2, первый вывод которой подключен к прямому выходу триг3 1140 гера 5, входам управляемого ключа 13(N+1) и вторым входам элемента 14 ИЛИ и мажоритарных элементов 11-1 — 11-N, выходы которых соединены с управляющими входами управляемых ключей 13-1 — 5

13-N при этом второй вход элемента 9 ИЛИ- НЕ соединен с шиной 10 управления, а выход — с вторым входом триггера 5, инверсный выход которого подключен к второму выводу дели- >р теля 6 напряжения, первый вывод которого соединен с выходом ключа 13(N+1), а выход элемента 14 ИЛИ соединен с выходной шиной 15.

Устройство работает следующим образом.

При работе. устройства в ждущем режиме в исходном состоянии на шине 10 управления установлена "1" (фиг.2a), на прямом и инверсном выходах триггера 5 — "О" (!1 ) и "1" (!1„„,) соответственно, на выходах компаратора 1 н элемента 14 ИЛИ "О" (U ).

Логический ноль устанавливает ключ

13-(N+1) в разомкнутое состояние.

На инвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение (фиг. 2г)

Так как на первых и третьих вхо- рО дах мажоритарных элементов 11 — 1-11-N установлены логические нули, то независимо от кодовой комбинации, установленной на входных шинах 12 — 1-12-N, на выходах мажоритарных элементов

ll-1-1l-N установленылогические нули.

Логические нули на управляющих входах ключей 13-1-- 13-N устанавливают эти ключи в разомкнутое состояние, конденсаторы 3-1-3-N отключены, 4 т.е. их начальные наппижения равны О.

Предположим, что N-2 и на входных шинах 12-1 и 12-2 установлен двоич- . ный код 10 (фиг. 2б, в).

При поступлении отрицательного им-45 пульса запуска (логический ноль) на шине 10 управления положительный импульс (логическая единица) с выхода элемента 9 ИЛИ-НЕ устанавливает триггер 5 в состояние, при котором на прямом его выходе — "1" (Upp), а на инверсном вы3соде — "О" (U„ „ù).

Логическая единица на управляющем входе ключа 13-(N+1) обеспечивает его замыкание и подключение резис-, тора 8 к прямому выходу триггера 5.

Делитель 6 напряжения оказывается включенным под напряжение

231

4 на инвертирующем входе компаратора 1 устанавливается напряжение (фиг. 2 г). где ш=К /(R +R );

R„, R2 — сопротивления резисторов

8 и 7 делителя 6 напряжения.

На выходе мажоритарного элемента

11-1 устанавливается логическая единица, так как íà его втором и первом входах установлены "1", поступающие с управляющей шины 12-1 и триггера 5 соответственно. На выходе мажоритар-. ного элемента 11 — 2 остается логический ноль, так как íà его втором и третьем входах присутствуют "О".

Логическая единица на управляющем входе ключа 13-"1 обеспечивает замыкание ключа и подключение конденсатора

3-1 к входу компаратора 1, нулевое состояние которого подтверждается напряжением U 2

Логическим нулем на управляющем входе ключ 13 — 2 удерживается в разомкнутом состоянии.

Времязадающая RC-цепь 2 оказывает ся включенной под напряжение, Е =0 -V (4) зп пР и конденсатор 3- 1 начинает заряжаться.

Заряд конденсатора 3-1 заканчивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 достига-. ет величины U„2. Напряжение на конденсаторе 3-1 при этом равно

О «U -Vo

C0 1 2 1 (Ю)

- На выходе компаратора 1 устанавливается "1" (U ), фиг.2 е), устанавливающая триггер 5 в исходное со- стояние. На выходе мажоритарного элемента 11 — 1 "1" подтверждается логическими единицами на его втором и третьем входах. Логический ноль на выходе мажоритарного элемента 11-2 подтверждается логическими нулями на его первом и втором входах.

Величина формируемого интервала времени с момента запуска устройства .и до момента переключения триггера 5 в исходное состояние (импульс формируется на выходе триггера 5) опреде-ляется из выражения „=я,„е ап со

S 1140231 где R — сопротивление резистора 4; емкость конденсатора 3-1.

Полагая, что

1 () в (1 0 2 Ч (13,} е. в момент возвращения устройства исходное состояние напряжение на

5 конденсаторе 3-1 равно О.

Величина формируемого интервала времени с момента установления триггера 5 в исходное состояние и до момента возвращения устройства в исходное состояние (импульс формируется на выходе компаратора 1) опреде— ляется из выражения, в) выражение (6) можно записать в виде

tt1=, „ — (з)

С момента переключения компарато10 ра 1 в единичное состояние на его инвертирующем входе устанавливается напряжение Б„,, (фиг. 2 г), так как ключ 13-(И+1) установлен в разомкнутое состояние логическим нулем с вы15 хода триггера 5.

Открытое состояние ключа 13 — 1 подтверждается " 1" с выхода мажоритарного элемента 11 †1, и времязадаю-.

«!; щая RC-цепь 2 оказывается включенной под напряжение (

3-1, и последний начинает перезаряжаться.

При этом на неинвертирующем входе е +и ь =р(с . о иг со

5- 1 " Я ц

Э 11 СО 2 компаратора 1 (фиг. 2 д) возникает положительный скачок напряжения 30 10 1 2 . 3-1 - !!! (!4) подтверждающий единичное состояние компаратора 1.

Перезаряд конденсатоРа 3 -1 закан- 35 чивается, когда напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1 достигает величины U

Напряжение на конденсаторе 3- 1 при этом равно 40

На выходе компаратора 1 устанавливается "0" (фиг. 2 е), на выходе мажоритарного элемента 11 — 1 — также

t! !! 45

0, так как на его первом и третьем входах — логические нули. Логический ноль на выходе мажоритарного элемента 11-2 подтверждается логическими нулями на трех его входах.

Логическими нулями на управляющих входах ключей 13 — 1 и 13-2 эти ключи устанавливаются в разомкнутое состояние, что обеспечивает отключение конденсатора 3-1 от выхода компаратора

1, и устройство возвращается в исходное состояние.

С учетом условий (7) и (8) выражение (12) имеет вид

С учетом условий (7) и (8) выраже-. ние (14) имеет вид

Так как элемент 14 ИЛИ производит суммирование длительностей t u

1, то длительность суммарного интервала времени на выходе элемента 14 ИЛИ (фиг. 2 ж) и на выходе мажоритарного элемента 11-1) определяется из выражения

При установлении на шинах 12- 1 и 12 — 2 двоичного кода, например 11, после запуска устройства происходит параллельное подключение конденсаторов 3 — 1 и 3- 2 друг к другу посредством замыкания ключей 13-.1 и 13-2.

Поэтому емкость времязадающей цепи определяется суммой емкостей конденсаторов 3-1 и 3-2. Длительность формируемого интервала времени в этом случае определяется нз выражения (фиг. 2 е, ж) При работе устройства в автоколебательном режиме на шину 10 управления подается "0", и работа устройства происходит аналогично работе в ждущем режиме. Отличие заключается в том, что при возвращении устройства в исходное состояние на выходе элемента 9 ИЛИ-НЕ устанавливается

" 1" так на его входах установлены

"0", и происходит повторный запуск устройства, и т.д. При этом каждый

1140231 последующий период следования импульсов начинает формироваться при начальном напряжении на конденсаторе

3- 1 времязадающей RC-цепи 2, равном нулю. 5

Таким образом, после включения напряжения питания величина первого периода и величина последующих перио— дов следования импульсов равны и равны длительности импульса, формируе- 10 мого на выходе элемента 14 ИЛИ в жду.щем режиме, определяемой выражениями (16) и (17) .

Таким образом, предложенный генератор импульсов обладает более широ- 15 кими функциональными возможностями,. может работать как в ждущем, так и в автоколебательном режиме, что определяется уровнем двоичного управляющего сигнала, при изменении управляющего кода величина формируемого интервала времени изменяется в обоих режимах.

Кроме того, повышено быстродействие генератора импульсов в результате уменьшения практически до нуля времени восстановления в исходное состояние в ждущем режиме.

11402 31

Составитель В.Полешенко

Редактор Л.Веселовская Техред О.Неце

Корректор О.Билак

Подписно е

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

Заказ 271/43 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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