Генератор импульсов

 

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компаратор иапрялений, входы которого соответственно подключены к зыхода .м времязадающей RC-пепи и делителя напряжения, один вывод которого i ;;еди11ен с прямым выходом первого триггера, установочный вход которого сое;и:нен с первой шиной управления, второй триггер, логический эле.мент ИЛИ- НЕ, вторую in и ну yi равления , отличающийся те.м, ч.с, с целью повышения быстродс.йствия к расширения (b iiKiUic)iia,ibHb X возможностей за счет форми )ова11иг1 интервалов вре.мени с коэффициентом крат1-:ости, равным двум, при различн1-;л управляюших сигналах, в него введсг1ы дополнительный логический элемент ILIH liE, логический элемент НЕ, вход коTopoic .i соединен с выходом компаратора, вь;х()д - с первь: и входами логических элементовИЛИ - НЕ и со счетным входом первого триггера, инверсный выход которого 11одклю-;ен к второму входу логического элс.ента ИЛ: --НЕ, выход которого соедгшеи со с етным в.ходом второго триггера , хстамовочный вход которого подключен к второй inline управления, при этом к 1-,-;( Кному выходу второго триггера подк . згорой вход до11о.1нительного Л01исо ческого э.-смента ИЛИ - НЕ, выход которого сосдином с одним выводом времязадаю (Л Hieii .ЧС-цепи, другой вывод которой соединен с ыводом дслителя напряжения и выходом .логического элемента НЕ. со сд ю ОО

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИНЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<51)4 И 03 К 3/023

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРБ!ТИЙ (21) 3697075/24-2 1 (22) 03.02.84 (46) 15.08.85. Б1ол. ¹ 30 (72) В. П. Бякалинский li В. Д. Вичуков (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство С(СР

¹ 109!310, кл. Н 03 К 3/023, 1983.

Авторское свидетельство ССР

¹ 1088101, кл. Н 03 К 3/023, 1983 (54) (57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий компарятор напряи ен.;й, входы. которого соответственно подк.по и чы к выходам времязадающей RC-цепи и,,елителя

НаПРЯжЕНИЯ, ОДИН ВЬ1ВОД КОТОРОГО :;ЕлslHeii с прямым выходом первого триггс;-,и, установочный вход кото!.î! о сое;:,:!i;eH е ïåðâr!é шиной управления, второй триггер, логи iecкий элемент ИЛИ- 1IЕ, вторую шину управления, отличающийся тем,:,, с целью повышения быстродействия и расширения,,„ЯО,„, 1173523 А (г! ". I . к! i .: :1 О I! я,; ь н ы х 3 03 м О ж н Ос Te и 3 я с ч с т ф О pl мировяни." интервалов времени с коэффипи сH! о .1 кратности, ря Вным ЯВИ vl, при ряЗ,i!! !i-.:. ; !,lIðàâëÿþùHõ сигналах, в него введсны доголнитсльный логический элемент

И,1И 1Е, логический элсмеHT НЕ, вход которов соединен с Выходом компаратора, ВЬЬХШ i — С !ЕРВЬ . iH ВХОДЯМИ ЛОГИЧЕСКИХ элei:e!1тов ИЛИ вЂ” НЕ и со счетным входом

HeРВОГо тРИ ГЕРЯ, ИНВСРСНЫй ВЫХОД КОТОрого нодключeH к второму входу логичес 0: О 3,1см1 1I 1 ii ИЛИ -- НЕ, Выход которого соед !Hi. н с ) счетным Входом второго триггера, усгяново!HI é вход которого подключен к <- гопой шиHi управления, при этом к !i! - с .)сниму выход второго триггера подк,1ю:и н;;,рой вход,юполнительного логик с,о1с 3,".eмента ИЛИ- НЕ, выход которого со,ин гш с одним Выводом времязадаюн е;: ЯС-;е!!Н, др гной вывод которой соедине:! ,l,,: . ги: выводом делителя напряжения и

ВВ1х<.:!il" Iorичсскoi и элемента HE.

11

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для формирования высокостабильных интервалов времени в аппаратуре автоматики, телемеханики и измерительной техники.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей соответственно путем исключения процесса восстановления исходного состояния в ждущем режиме и процесса установления величины периода следования импульсов в автоколебательном режиме и за счет обеспечения постоянства коэффициента кратности дискретно изменяемых величин интервалов времени, равного двум, при перестройке величины формируемого интервала времени за счет изменения коэффициента деления резистивного делителя напряжения.

На фиг. 1 изображена электрическая схема генератора импульсов; на фиг. 2— эпюры напряжений.

Генератор импульсов содержит компаратор напряжений I, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соответственно подключены к выходу времязадающей RC-цепи 2, содержащей резистор 3 и конденсатор 4, и к выходу делителя напряжения 5, содержащего, например, резисторы 6 и 7.

Один вывод делителя напряжения 5 резистор

6, соединен с прямым выходом первого триггера 8, установочный вход которого соединен с первой шиной управления 9.

Установочный вход второго триггера 10 соединен с второй шиной 11 управления.

Вход логического элемента НЕ 12 соединен с выходом компаратора 1, а выход— с одними входами логических элементов

ИЛИ вЂ” НЕ 13 и 14 и со счетным входом первого триггера 8, инверсный выход которого подключен к другому входу основного логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 13, выход которого соединен со счетным входом второго триггера 10, к инверсному выходу которого подключен другой вход дополнительного логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14, выход которого соединен с одним выводом времязадающей цепи 2, например, с резистором 3. Другой вывод времязадающей цепи 2, конденсатор 4, соединен с другим выводом делителя напряжения 5 (резистором 7) и с выходом логического элемента НЕ 12.

Генератор работает следующим образом.

Выбор ждущего или автоколебательного режима работы осуществляется путем подачи на шину управления ll «О» или «1».

Этот сигнал соответственно запрещает или разрешает формирование последующих интервалов времени после окончания формирования первого интервала времени.

Выбор величины формируемого интервала времени осуществляется путем подачи на шину управления 9 «О» или «1». Этот

73523

t =RCPT. Еэ ! - Эа — О2 (7) 5 !

О

55 сигнал соответственно обеспечивает выбор режима работы триггера 8 (счетный или асинхронный), тем самым определяя режим работы времязадающего конденсатора 4.

При работе устройства в ждущем режиме (фиг. 1 и 2) в исходном состоянии на шине управления 11 установлен «О». Предположим, что на шине управления 9 установлена «1». Триггер 8 установлен в единичное состояние — «1» (Ъ ) на прямом выходе .и «О» на инверсном. Триггер 10 установлен в нулевое состояние — «О» на прямом выходе и «1» на инверсном. На выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 установлен

«О» (714). На выходе компаратора 1 установлена «1», на выходе элемента НЕ 12—

«О» (Ч12) и на выходе элемента ИЛ Ив

HE 13 — «1». Делитель напряжения 5 включен под напряжение

Q = (Ь вЂ” V12) (!) и на неинвертирующем входе компаратора

1 установится напряжение

Ч„1= гп Е 1+Ч12, (2) где гп=К2 ((R1+R2);

R1, R2 — сопротивление резисторов 6 и 7 дел ител я н ап ряжения 5.

Времязадающая цепь 2 включена под напряжение E„= (V14 — 12), и на инвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение V14, подтверждающее единичное состояние компаратора 1 (14(и1) °

Напряжение на времязадающем конденсаторе 4 при этом равно

Vco oE 3i (4)

Положительный импульс «1», поступающий с шины управления ll, устанавливает триггер 10 в единичное состояние — «1» на прямом выходе и «О» на инверсном. На выходе элемента 14 установится «1» (V14).

Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение

E3$ — — (%14 — V12) (5) под воздействием которого конденсатор 4 начнет заряжаться.

Заряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового значения

V„1, а на конденсаторе 4 — величины со1= (Vnl VI2) ° (6)

При этом на выходе компаратора установится «О», на выходе элемента НЕ 12—

«1» (V12), устанавливающая на выходах элементов ИЛИ вЂ” НЕ 13 и 14 «О» (Ч13, V14). Состояние триггеров 8 и 10 при этом не изменяется.

Величина формируемого интервала времени 11 с момента запуска устройства (переключение триггера 10 в единичное состояние) и до момента срабатывания компаратора 1 (переключение триггера 0 в нулевое состояние) определяется из выражения

1173523

t>=RC !п —.

1-m (10) 10

50

55! з= RC 8n™ (24) (18) где R-сопротивление резистора 3;

С вЂ” емкость конденсатора 4.

При условии, что Vs=V4=V)4, (8) Vs=Vta=VI4 (9) и с учетом выражений 1 — 6, выражение (7) примет вид

После переключения компаратора 1 в нулевое состояние делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение

Es2= (Vs — V i 2) . (11) и на неинвертирующем входе компаратора I установится напряжение

Чп 2= m Es2+ V l 2 (12)

Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение

E» (V i 2 Ч14) (13) которое по знаку противоположно напряжению V„i на конденсаторе 4, и последний начнет перезаряжаться.

При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный скачок напряжения

Vi= (Ea>+Vcot+Vf4) (14) который подтвердит нулевое состояние компаратора 1.

Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения V,, а на конденсаторе 4 — величины

Vco2= (E» Vn2+V (4) ° (15)

При этом на выходе компаратора 1 установится «1», а на выходе элемента НЕ 12—

«О», на выходах элементов ИЛИ вЂ” НЕ 13 и 14 — «1». Положительный перепад напряжения, поступающий с элемента ИЛИ—

НЕ 13 на счетный вход триггера 10, переключит его в нулевое состояние. При этом на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 установится «О», а на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет отрицательный скачок напряжения V =(— V,n +V4). Единичное состояние триггера 8 подтверждается «1», поступающей íà его установочный вход с шины управления 9. Устройство возвращается в исходное состояние.

Величина формируемого интервала времени t> от момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние и до момента возвращения компаратора 1 в исходное единичное состояние определяется из выражения

Rg Езз + 1 (16)

Е эз

С учетом условий (8), (9) и выражений (1), (2), (6), (11), (12), (13) и (15) выражение (16) примет вид

4=КС й(1+я) . (17)

Величина формируемого интервала времени на прямом выходе триггера 10 определяется из выражения

Тмм =11+12

С учетом выражений (1О) и (!7) выражение (18) примет вид

Г! Rg 1+Я (19)

С учетом выражений (8) и (9) выражение (15) примет вид V„ =O, т. е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на конденсаторе 4 равно О.

Предположим, что на шине упраЬления 9 установлен «О». После запуска устройства положительным импульсом с шины управления 11 устройство формирует интервал времени ti аналогично тому, когда на шине управления 9 установлена «1». Однако после переключения компаратора 1 в нулевое состояние, когда напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно V„, положительный перепад напряжения, поступающий с выхода элемента НЕ 12, переключит триггер 8 в нулевое состояние — «О» (Vs) на прямом выходе и «1» на инверсном, подтверждающая «О» на выходе элемента ИЛИ—

НЕ 13.

Делитель напряжения окажется включенным под напряжение

E„> — — (Ч) 2 — Vs) (20) и на неинвертирующем входе компаратора

1 установится напряжение

Ч-=(1 — m)E jVs. (21)

Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение Е-, которое по знаку противоположно напряжениею V„i на времязадающем конденсаторе 4, и последний начнет перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный скачок напряжения V подтверждающий нулевое состояние компаратора 1.

Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения 4,, а на конденсаторе 4 — величины

Vco3 — (E» — Vas+V(4) . (22)

При этом на выходе компаратора 1 установится «1», на выходе элемента НЕ 12—

«О», на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 14 — «1».

Состояние триггеров 8 и 10 не изменяется.

«О» на выходе элемента 13 подтверждается

«1» с инверсного выхода триггера 8.

Величина формируемого интервала времени 1з с момента переключения компаратора

1 в нулевое состояние и до момента возвращения компаратора 1 в единичное состояние определяется из выражения

tg=RC Cn (23)

K»- Yes

С учетом условий (8), (9) и выражений (1), (2), (6), (! 3), (2! ), (22) выражение (23) примет вид

1173523

5 !

О

20 (32) 5

1!ос.l(переключения компаратора 1 в едиII««IIo(. состояние делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение

>«>4= (>> (> — V I 2) > (25) и па ипвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение

> „4= — ГпЕд4+Ъ 2. (26)

Врсмязадающая цепь 2 окажется включ IIIIoH 110;I, напряжение Е », которое по знаку IIp0ThIIQII()ëoæío напряжению Vgpg на кон((нсатор(4, и последний начнет перезаряжаться.

1lpH этом па инвертирующем входе комцаратора 1 возникнет отрицательный скачок и а и p H iK (. I I и я о= (— Ъ со»+Ъ 2), (27) которы Й подтвердит единичное состояние компаратора 1.

I1, >.ðåç Iряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе коппаратора достигнет порогового напри>кения Vп«. а на конденсаторе 4

ill. . I II l (ill Ы

V,„4-= (К,,— 74) . (28)

11ри этом на выходе компаратора 1 усI;I II;I II, r (4n;I(. I csI «О», на выходе элемента

III. 12 — «!», на выходе элемента ИЛИ—

I I1 14 — «О».

Времязадающая цепь окажется включенной под напряжение Е, на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный ска гок напряжения (VIg+Vgp4), подтвер1 ждающпй нулевое состояние компаратора 1, и копд(:нсатор 4 начнет заряжаться. Полоскптс>п>ць>й перепад напряжения, поступак>щий с выхода элемента НЕ 12 на счетный вход триггера 8, переключает его в исходII()(!единичное) состояние. Делитель напряжения 5 окажется включенным под напряи((.пие E „, и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение Vpg.

Заряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора I станет равным напряжению на пси н верти рующем входе (с точностью до величины напряжения смещения компаратора l), и последний переключится в единичное состояние.

Il(IlIряжение на времязадаюшем конденсаторе 4 становится равным напряжению сме(пения компаратора 1, которое практически равно О. На выходе элемента НЕ 12 установится «О», на выходе элемента ИЛИ—

НЕ l3 — — «1», возвращающая триггер 10 в исходное (нулевое) состояние. При этом ца выходе логического элемента ИЛИ—

НЕ 14 установится «О».

Делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжение Egl, и на неинвсртирующем входе компаратора 1 установится напряжение V„I.

Времязадающая цепь окажется включенной под напряжение Еэь и на инвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение Ч 4 (так как V„=V„4 — — О), подтверждающее единичное состояние компа25

З5

55 ратора 1, и устройство возвращается в исходное состояние.

Таким образом, конденсатор 4 перезаряжается от напряжения Ъ „з до напряжеНИЯ > со4 °

Величина формируемого интервала времени t» с момента переключения компаратора 1 в единичное состояние и до момента возвращения устройства в исходное состояние расп редел яется из выражения

t =RCPT (29) эг — (СС4 4

С учетом условий (8), (9) и выражений (5), (13), (20), (21), (22), (25), (26) и (28) выражение (29) примет вид

14=RC >п(1+гп) . (30)

Величина формируемого интервала времени на прямом выходе триггера 10 определяется из выражения

Тжд — 1I+ta+t4 . (31)

С учетом выражений (8), (9) выражение (31) примет вид

Т;=жс 4,"

С учетом выражений (8), (9) выражение (28) примет вид V4 — — О, т. е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно О.

Как видно из выражений (19) и (32), интервал времени Т в два раза больше, чем интервал времени Т, т. е. коэффициент кратности дискретно изменяемых интервалов времени K=TR /T равен двум и не зависит от величины коэффициента деления m резистивного делителя напряжения 5.

При работе устройства в автоколебательном режиме (фиг. 1 и 3) на шину управления 11 подается «1», и работа устройства происходит аналогично работе в ждущем режиме до момента окончания формирования интервала времени (о (при «1» на шине управления 9) или интервала времени t4 (при «О» на шине управления). Отличие заключается в том, что в этот момент времени единичное состояние триггера 10 не изменяется, так как подтверждается «1» с шины управления 11, а на выходе элемента

ИЛИ вЂ  14 вновь устанавливается «1».

Далее процессы повторяются.

Таким образом, величина периода следования импульсов Т и То, например, на выходы элемента 13 соответственно при «1» и «О» на шине 9 определяется теми же процессами, что и в ждущем режиме, и соответственно равна интервалам времени

Тй, и То, Как следует из выражений (4), (15) и (28), формирование интервалов времени начинается и заканчивается в моменты времени, когда напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно нулю и, следовательно, величины первого и последующих после включения напряжения питания интервалов времени одинаковы.

1173523

Вх. чпр. (шина11) дх. чпр. (шина 9)

О Ñ0>

%оз

Ung

0т

Ут п 0

Vnz

Um

Ии

V. 0 2

Вых. компар.1

О

flprtt. Юьи триг.8

О бык.м 18 (ИЛИ"НЕ) о

gbIx.ì.П (ИЛИ-НЕ)

П1юм бих. триг.!о Риг.2