Формирователь импульсов ларионова

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ(ХЭБЛИН (51) 4 Н 03 К 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3943104!24-21 (22) 15.08.85 (46) 23.01.87. Бюл. В 3 (71) Специальное конструкторское бюро "Титан" (72) О.И.Ларионов .(53) 621.373.44(088.8) (56) Петросян К.А., Атоян Г.В. Специальные схемы цифровых устройств.—

М.: Энергия, 1979, с.64.

Патент Швейцарии Ф 468749, кл, Н 03 К 3/28, 1967.

„„SU„„1285567 А1 (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ЛАРИС"

НОВА (57) Изобретение относится к импульсной технике и автоматике B качестве формирователя импульсов и элемента задержки в области наносекундной длительности и может быть использовано в качестве нормализатора длительности импульсов, например, для запуска тиристоров, газоразрядных импульсных ламп, в преобразователях частоты в напряжение и автоматических систе1285567 мах регулирования. Целью изобретения является увеличение диапазонов длительностей входных и выходных импульсов, помехоустойчивости и расширение функциональных воэможностей.

Для достижения цели в формирователь импульсов введены триггеры 12 и 13, элемент ИЛИ 10, элемент HE 17 с от-. крытым коллектором, делитель 16 напряжения, генератор 18 тока, резисторы 14 и 20, элементы 9 и 21 задержки, пороговое устройство 22 Ларионова, элемент НЕ 11 и шины 15 и 19 питания. Кроме того, формирователь

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике в качестве формирователя импульсов и элемента задержки в области наносекундной длительности, может быть использова- 5 но в качестве нормалиэатора длитель ности импульсов, например, для запуска тиристорон, динисторов, газо-, разрядных импульсных ламп, в преобразователях частоты в напряжение, автоматических системах регулирования.

Цель изобретения — увеличение диапазонов длительностей входных и выходных импульсов, помехоустойчивости 15 и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого формирователя импульсов Ларионова;2О на фиг.2 — осциллограммы напряжения входного импульса (а), напряжения на выходной (основной) шине (б), напряжения на первой дополнительной выходной шине (в), напряжения на второй дополнительной выходной шине (г) . !

Формирователь импульсов Ларионова содержит первый делитель 1 напряжения, транзистор 2, нагруэочный резистор 3, конденсатор 4, транзистор 5, нагруэочный резистор 6, первую шину

7 питания, шину 8, первыи элемент 9 задержки, элемент ИЛИ 10, первый эле- мент. НЕ 11, первый 12 и второй 13

D-триггеры, третий резистор 14, вторую шину 15 питания, второй делитель содержит делитель 1 напряжения,транзисторы 2 и 5, нагрузочные резисторы

3 и 6, времяэадающий конденсатор 4 и шину 7 питания ° Данный формирователь позволяет н условиях низких напряжений питания увеличить помехоустойчивость в 15 раз, коэффициент использования напряжения питания в 2 раза, увеличить температурную стабильность по параметру I ai24 раза, ко а по параметру Ug„ в 54 раза, увеличить нагрузочную способность в 10 раэ, уменьшить длительность формируемого импульса н 35 раз. 2 ил.

16 напряжения, второй элемент НЕ 17 с открытым коллектором, генератор 18 тока, третью шину 19 питания, четвер", тый резистор 20, второй элемент 21 задержки, пороговое устройство Ларионова 22, четыре логических элемента

НЕ 23-26 первого элемента 9 задержки, логический элемент И-HE 27 второго элемента 21 задержки, логический элемент НЕ 28 с открытым коллектором второго элемента 21 задержки, резистор 29 второго элемента 21 задержки, конденсатор 30 второго элемента 21 задержки, транзистор 31 генератора

18 тока, резистор 32 генератора 18 тока, резисторы 33 и 34 первого делителя 1 напряжения, резисторы 35 и

36 второго делителя 16 напряжения, входную 37 и выходную 38 шины, перную

39 и вторую 40 дополнительные выходные шины.

При этом общая точка подключения выводов резисторов 33 и 34 первого . делителя 1 напряжения подключена к базе первого транзистора 2 с нагрузочным резистором 3 в цепи его коллектора, подключенного к первому выводу времяэадающего конденсатора 4, другие выводы резисторов 3 и 6 подключены к первой шине 7 питания, а эмиттеры транзисторов 2 и 5 подключены к общей шине 8.

Вход формирователя импульсон Ларионова подключен к входу первого элемента 9 задержки и нходу элемента

ИЛИ 10, другой вход которого подклюВторой вывод конденсатора 4 подключен к первому входу порогового . устройства Ларионова 22, второй вход

40 которого соединен с второй шиной 15 питания, третий вход — с третьей шиной питания, четверть.й и пятый .входы — с общей шиной 8, а выход порогового устройства Ларионова 22 подключен к С-входу D-триггера 13 и входу первого элемента НЕ 11.

Первый элемент 9 задержки выполнен на четырех последовательно соединен- у ных элементах НЕ 23 — 26, второй,элемент 21 задержки — на элементе И-НЕ

27, логическом элементе НЕ 28 с открытым коллектором, резисторе 29 и конденсаторе 30. Два входа элемента

И-НЕ 27 подключены к первому и второму входам второго элемента .21 задерж-; ки, а его выход — к входу элемента

НЕ 28 с открытым коллектором. Резис3 1285 чен к выходу первого элемента HE 11 и к выходной шине, Выход первого элемента 9 задержки подключен к С-входу

D-триггера 12, инверсный R-вход которого подключен к выходу элемента

ИЛИ 10, инверсные S- и 0-входы Dтриггеров 12 и 13 подключены через третий резистор 14 к второй шине 15 питания. Инверсный выход D-триггера

12 подключен через второй элемент Я

НЕ 17 к первому входу второго делителя !6 напряжения, второй вход которого соединен с второй шиной 15 питания, а его выход подключен к первому входу генератора 18 тока,- второй 15 вход которого соединен с второй шиной 15 питания, третий вход — через четвертый резистор 20 с третьей шиной 19 питания, à его выход — c базой второго транзистора 5. Прямой 20 выход D-триггера 12 подключен к первому входу второго элемента 21 задержки и к инверсному R-входу D-триггера 13. Второй вход второго элемента 21 задержки подключен к инверсному выходу D-триггера 13 и второй дополнительной.выходной шине 40. Прямой выход D òðèããåðà 13 подключен к первой дополнительной выходной шине ,39. Третий вход второго элемента 21 30 задержки соединен с второй шиной 15 питания, его четвертый вход — с общей шиной 8 питания, а выход второго элемента 21 задержки - с первым входом первого делителя 1 напряжения, второй вход которого соединен с общей шиной 8.

567 4 тор 29 подключен к третьему входу второго элемента 21 задержки, а через конденсатор 30 — к четвертому входу и выходу второго элемента задержки. Генератор тока выполнен на транзисторе 31 противоположной проводимости по сравнению с проводимостью транзисторов 2 и 5 с резистором 32 в цепи его эмиттера, другой вывод кото. рого подключен к второму входу генератора тока. База транзистора подклю- . чен к первому входу генератора тока, коллектор — к его третьему входу и его выходу. Ф

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (U Ä вЂ” напряжение логического "0", U — напрявь<х жение логического "0", U „<„,ço„ напряжение логического "0", U „„дз„напряжение логической "!") транзистор

2 закрыт, транзистор 5 открыт током генератора !8 тока, конденсатор 4 восстановлен jçàðÿæåí) по цепи: шина

7, резистор 3, конденсатор 4, низкоомный переход коллектор — эмиттер транзистора 5, шина 8. Пороговое уст-: ройство Ларионова включено за счет потенциала перехода коллектор — эмиттер U „, равного 20 — 50 мВ.

На вход формирователя импульсов \

Ларионова полают импульс запускающего напряжения (фиг.2a).

3а время и — время задержки распространения импульсов каждого активного элемента схемы изменяют свои состояния элемент НЕ 23 элемент 9 задержки и элемент ИЛИ 10. За время

2t изменяет свое состояние элер.О. мент НЕ 24 элемента 9 задержки, а элемент ИЛИ 10 позволяет D-триггеру 12 возвратится в исходное состояние по инверсному R-входу.

3а время 3 изменяет свое состояние элемент 1.Е 25 элемента 9 задержки, а элемент ИЛИ 10 позволяет

D-триггеру принять исходное состояние по инверсному R-входу. За время

4t, изменяет свое состояние элемейт НЕ 26 элемента 9 задержки, а

С-вход D-триггера 12 готов к приему сигнала с выхода элемента НЕ 26 элемента 9 задержки. 3а время 5 включается D-триггер 12, который по цепи: его инверсный Q-выход, элемент

НЕ 17 и делитель 16 напряжения выключает генератор 18 тока. В результате оба перехода база — эмиттер и база — коллектор транзистора 5 закрыва 1285567 ются от одного источника смещения, поступающего с шины 19 через резистор 20. Однако по времени зто происходит через 8t >, Пороговое устройство Ларионова 22 5 остается включенным, но теперь на его входе изменяется напряжение от 20—

50 мВ до напряжения источника питания Е „ = 1,5 В, снимаемого с шины 7.

Включенный D-триггер 12 по прямому Q-выходу изменяет состояние элемента И-НЕ 27 элемента 21 задержки и позволяет D-триггеру 13 возвратиться в исходное состояние по его инверсно-, му К-входу. 45

Зададим исполнительное время элемента 21 задержки, например 5t через время 10t . на резисто- . ре 33 делителя 1 напряжения появляется напряжение импульса. а 2р через время 11 t транзистор 2 включается.

В результате время нахождения двух выводов восстановленного (заряженного) конденсатора 4 в отключенном сос- 25 тоянии от шины 8 составляет lit

8t ., =3t>, Ъ

С момента времени lit- первый . а. вывод конденсатора 4 подключается к 3р шине 8 через низкоомный переход коллектор — эмиттер транзистора 2. Второй вывод этого конденсатора оказывается под напряжением E„ — 1,5В, что приводит к выключению порогового устройства Ларионова 22. 3a время

12t в пороговое устройство Ларионова 2 изменяет свое состояние. За время 13t изменяет свое состояние элемент Н1 . 11 под .воздействием эле- 40 мента 22, и на выходе предлагаемого формирователя импульсов Ларионова появляется напряжение импульса (фиг.23).

Рассмотрим вариант: „ „ оканчивается до окончания i„„@„„ °

С момента времени 12t . элемент

22 позволяет D-триггеру 13 приходить в исходное состояние по С-входу, С 5р момента времени 13й на вход элемента ИЛИ 10 поступает напряжение импульса элемента НЕ 11. Для его включения требуется общее время 14С,, поэтому минимальная длительность запускающего импульса при исполнительном .времени элемента 21 задержки,равном 5t >, составляет вх ыин

14 .о °

Такое минимальное время необходимо для того, чтобы элемент ИЛИ 10 сохранил состояние, в котором он находился до этого.

Элемент 22 остается выключенным в течение времени 0,7R C„ ° Включение

6 4 элемента 22 происходит при перезаряде конденсатора С4 по цепи: шина 7, резистор 6, конденсатор 4, низкоомный переход база — эмиттер транзистора 2, шина 8 до его напряжения чувствительности (О, 1-0,01) 10 В. При этом элемент 22 возвращается в исходное состояние, изменяет за время t д.о . состояние D-триггера 13 и возвращает в исходное состояние элемент НЕ 11.

В результате заканчивается формирование выходного импульса (фиг.28) и начинается формирование импульсов на дополнительных первом и втором выходах (фиг.2 Ь и z.) .

3а время 2t .о. после включения элемента 22 возвращаются в исходное состояние элемент ИЛИ 10 сигналом элемента НЕ 11 и элемент И-HE 27 элемента 21 задержки сигналом с инверсного Ч-выхода D-триггера 13.

3а время 3t после включения элемента 22 возвращается в исходное состояние D-триггер 12 по инверсному

R-входу сигналом элемента ИЛИ 10, и на резисторе 33 делителя 1 напряжения устанавливается напряжение исходного состояния.

1 а вр 4 элемента 22 возвращаются в исходное состояние транзистор 2 (закрыт) и элемент 17 сигналом с инверсного Я-выхода D-триггера 12, дублируется исходное состояние элемента И-НЕ 27 сигналом с прямого Q-выхода D-триггера 12 и возвращается в исходное состояние D-триггер 13 сигналом с прямого Я-выхода D-триггера 12 íà инверсный R-вход 9-триггера 13 1(окончание формирования t„вых „ю)

За время бе после включения эле мента 22 возвращается в исходное состояние (открыт) транзистор 5. В результате на четвертом такте после включения элемента 22 заканчивается формирование сигналов на первом и втором дополнительных выходах (фиг.26 и г).

С четвертого по шестой такт после включения элемента 22 время нахождения двух выводов разряженного конденсатора 4 в отключенном состоянии

1285567 от шины 8 составляет 6t — 4t

3о

2t . Исполнительное время элемента 21 задержки при выключении составляет 2t

Длительность входных импульсов в случае использования дополнительных выходов составляет Г

&X go

=14t +

+0,7 RC. Длительность дополнительных импульсов составляет

3t, . Длительность выходных им .о. пульсов составляет .„ в,,„ =0,7 RC +

+ t ãäå R = R С = С о

° х

Минимальное время отключения обоих выводов конденсатора 4 целесообразно оставить 2",, так как существует температурная нестабильность самого времени t .о

Если исполнительное время включения элемента 21 задержки принять равным 4t>, а исполнительное время выключения этого элемента принять равным 2t то при этом минимальная длительность входного импульса уменьшается до 1ЗС и . „ =13t +

+ (Т. = 0 7 RC)

Соблюдение программы коммутации транзисторов 2 и 5 сохраняет надежность работы устройства в целом.Так, включение транзисторов 2 и 5 одновременно при восстановленном (заряженном) конденсаторе 4 привело бы к его разряду, минуя разрядный (нормирующий) резистор 6, кроме того, привело бы к перегрузке по току самих транзисторов, поскольку ограничительных резисторов 3 и 6 нагрузки в этой разрядной цепи нет.

Соблюдение.программы коммутации транзисторов 2 и.5 позволяет уменьшить время включения транзистора 2, так как предварительно до его выключения второй вывод конденсатора 4 был отключен от шины 8.

Рассмотрим вариант: вх оканчивается позже окончания

Пусть входные запускающие импульсы оканчиваются позже окончания выходного импульса (фиг.2m и 5 пунктирные линии). Тогда время нахождения D-триггера .12 во включенном cостоянии íà l „ — (14t + 0,7 RC) больше, в данном случае на время t о.

В связи с этим происходит задержка возвращения транзистора 5 в исходное состояние. Соответственно длительность импульсов на дополнительныхпервом и втором выходах так же увеличивается на время

Длительность дополнительных им пульсов составляет „„,„,„ О„=ЗС +

З.я

+Li „— (14 + 0,7 RC)). Длительность выходных импульсов составляет

5 Т „„,„ =0,7 RC +, . В результате получаем работоспособность предлагаемого формирователя импульсов Ларионова к"к «вх - вых = 0,7 RC.

19 Длительность запускающих входных импульсов в этом случае будет представлена как Т в 14k +

0,7RC+2t

О.

Формула изобретения

Формирователь импульсов, содержащий первый делитель напряжения, выход которого подключен к базе первого транзистора с первым нагрузочным резистором в цепи его коллектора,подключенного к первому выводу время25,задающего конденсатора, второй транзистор с вторым нагруэочным резистором в цепи его коллектора, другие выводы первого и второго нагрузочных резисторов подключены к первой шине

3р питания, а эмиттеры транзисторов подключены к обшей шине, входную и выходную шины, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазонов длительностей входных и выходных импульсов, помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей, в него введены первый элемент задержки, элемент ИЛИ, два D-триггера,эле мент НЕ с открытым коллектором,вто4р рой делитель напряжения, генератор тока, третий и четвертый резисторы, второй элемент задержки, пороговое устройство Ларионова, элемент НЕ„ вторая и третья шины питания, при

45 эгом входная шина подключена к вхо— ду первого элемента задержки и входу элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу элемента HE u выходной шине, выход первого элемен5р та задержки подключен к С вЂ вхо первого D-триггера, инверсный,R-вход которого подключен к выходу элемента

ИЛИ, инверсные $ †вхо и D-входы обоих Р-триггеров подключены через третий резистор к второй шине питания, инверсный выход первого Р-триггера подключен через элемент НЕ с открытым коллектором к первому входу второго делителя напряжения, второй

1285567

1О у Вык вЯоп фри

Дол

Составитель Е.Суров

Редактор А.Шишкина Техред М.Ходанич Корректор О.Луговая

Заказ 7533/55 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 вход которого со динен с второй шиной питания, а его выход подключейK первому входу генератора тока, второй вход которого соединен с второй шиной питания, третий вход через чет- 5 вертый резистор - с третьей шиной питания, а его выход — с базой второго транзистора, прямой выход первого

D-триггера подключен к первому входу второго элемента задержки и к инверсному R-входу второго D-триггера,второй вход второго элемента задержки подключен к инверсному выходу второго D-триггера и второй дополнительной выходной шине, а прямой выход . второго D-триггера подключен к первой дополнительной выходной шине, тре-тий вход второго элемента задержки соединен с второй шиной питания, его четвертый вход — с общей шиной, а выход второго элемента задержки — с первым входом первого делителя напряжения, второй вход которого соединен с общей шиной, второй вывод времязадающего конденсатора подключен к коллектору второго транзистора и первому входу порогового устройства Ларионова, второй вход которого соединен с второй шиной питания, третий вход— с третьей шиной питания, четвертый и пятый входы — с общей шиной, а выход порогового устройства Ларионова подключен к С-входу второго D-триггера и входу элемента НЕ, причем первый элемент задержки выполнен на четырех последовательно соединенных элементах НЕ, второй элемент задержки выполнен на элементе И-НЕ, элементе HK с открытым коллектором, резисторе и конденсаторе, два входа элемента И-НЕ подключены к первому и второму входам второго элемента задержки, а его выход — к входу элемента НЕ с открытым коллектором, подключенным к выходу второго элемента за, держки, через резистор — к третьему входу второго элемента задержки, а через конденсатор - к четвертому вхо ду, генератор тока выполнен на транзисторе противоположной проводимости по сравнению с проводимостью первого и второго транзисторов, с резистором в цепи его эмиттера, база транзистора подключена к первому входу генератора тока, коллектор — к его третьему входу и его выходу, а другой вывод резистора — к второму входу ге,нератора тока.