Устройство для задержки импульса

 

Использование: в устройствах импульсной техники и автоматики. Сущность изобретения: формирование пороговых напряжений компаратора от выходного напряжения самого компаратора позволяет снизить потребление энергии от источника питания, снизить влияние устройства на выходной каскад генератора входных импульсов, уменьшить аппаратурные затраты. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники для задержки логических сигналов.

Известно устройство для задержки импульсов, содержащее два инвертора, один операционный усилитель, шесть резисторов и конденсатор [1].

Недостатками устройства являются применение большого количества активных элементов и связанное с этим низкая экономичность, а также невысокая стабильность формирования длительности задержанного импульса из-за применения в качестве компаратора операционного усилителя без обратных связей.

Наиболее близким к изобретению является устройство для задержки импульсов без изменения их длительности, содержащее компаратор, интегрирующую RC-цепь, резисторный делитель, резистор смещения, входную и выходную шины, причем входная шина через резисторы соединена с инвертирующим и неинвертирующим входами компаратора, выход которого подключен к выходной шине. Инвертирующий вход компаратора через резисторы подключен к шине "земля" и к шине положительного напряжения питания Е компаратора. Конденсатор RC-цепи соединен одним выводом с общей шиной "земля", а другим выводом - с времязадающим резистором и неинвертирующим входом компаратора [2].

Данное устройство обладает рядом недостатков, которые ограничивают область его применения, а именно при отсутствии входного импульса на выход генератора входных импульсов воздействует потенциал источника питания Е, что не всегда приемлемо; при поступлении на входную шину импульса на выходной каскад генератора входных импульсов кроме тока разряда конденсатора воздействует ток от источника питания Е через резисторы делителя, что требует повышенной нагрузочной способности выходного каскада генератора входных импульсов; резисторный делитель входного импульса повышает затраты устройства в целом по питанию от источника Е; устройство содержит избыточные элементы.

Цель изобретения - снижение аппаратурных затрат и затрат по питанию, а также уменьшение влияния устройства на выходной каскад генератора импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для задержки импульсов, содержащем интегрирующую RC-цепь, подключенную входом к входной шине устройства, а выходом - к первому входу компаратора, резистор смещения, соединяющий источник опорного напряжения и второй вход компаратора, второй резистор, формирующий пороговое напряжение на втором входе компаратора, последний резистор отключен от входной шины устройства и подключен к первому выходу компаратора, третий резистор из схемы исключен, причем первый вход компаратора - неинвертирующий, а второй - инвертирующий, первый выход компаратора - неинвертирующий, второй - инвертирующий и является выходом устройства.

Сущность изобретения заключается в изменении способа получения пороговых напряжений компаратора, которые формируются не от входного импульса, а от выходного напряжения самого компаратора, что упрощает схему устройства, разгружает генератор входных импульсов и делает схему более экономичной.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг.2 - график работы устройства.

Устройство содержит интегрирующую RC-цепь 1, подключенную входом к входной шине 2 устройства, а выходом к первому входу 3 компаратора 4; резистор 5 смещения, подключенный одним выводом к источнику 6 напряжения, а другим выводом к второму входу 7 компаратора; резистор 8, подключенный одним выводом к второму входу 7, а вторым выводом к первому выходу 9 компаратора; выходную шину 10 устройства, подключенную к второму выходу 11 компаратора, причем первый вход 3 и второй выход 11 компаратора - инвертирующие, второй вход 7 и первый выход 9 - неинвертирующие.

В схеме приняты обозначения: резистор 5 обозначен R1; резистор 8 обозначен R2; резистор RC-цепи 1 обозначен R3; конденсатор RC-цепи 1 обозначен С1.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Компаратор 4 совместно с резистором 8 представляет собой усилитель, охваченный положительной обратной связью (ПОС). Коэффициент усиления усилителя с ПОС: K_ос= где κ = - коэффициент обратной свя- зи.

При неравенстве -κ К_о < 0 усилитель становится неустойчивым, состояние же порогового устройства неустойчиво только при входных напряжениях, при которых U^o < U_вых < U', где U' - состояние высокого уровня на выходе компаратора 9; U_o - состояние низкого уровня на выходе 9 компаратора. Состояния U_вых = U_o и U_вых = U' локально устойчивы. Переход из одного состояния в другое происходит под воздействием входного напряжения, при этом в состояние U_вых = U_o пороговое устройство переходит, когда входное напряжение становится равным U_п', а в состояние U_вых = U', когда входное напряжение становится равным U_п^о (см.фиг.2).

Согласно известному источнику
ΔU_п= U¹_п-U^o_п = = При ≫ 1 имеем
ΔU_п≈ (U¹-U^o) (1)
При этом U_п' и U_п^о располагаются симметрично относительно U_oп, которое выбирается из условия
U_оп= U_имп где U_имп - амплитуда входного импульса. Если напряжение на инвертирующем входе 3 компаратора 4 в исходном состоянии равно 0 импульс на входной шине 2 устройства отсутствует, на неинвертирующем выходе 9 компаратора напряжение равно U' (высокий потенциал), и на входе 7 компаратора формируется пороговое напряжение U_п'.

Теперь, если на входную шину 2 устройства от генератора импульсов поступает положительный импульс с амплитудой U_имп, конденсатор С1 интегрирующей RC-цепи 1 начинает заряжаться (см. U_с на фиг.2), и при достижении напряжения на входе 3 компаратора, равного U_п', компаратор 4 скачком переходит в состояние U_o на выходе 9, одновременно с этим на входе 7 устанавливается пороговое напряжение U_п^о. По окончании воздействия импульса на входную шину 2 конденсатор С1 RC-цепи начинает разряжаться через резистор R3 этой цепи и выходной каскад генератора импульсов и по достижении напряжения на входе 3 компаратора, равного U_п^о, компаратор скачком переходит в состояние U' по выходу 9. При этом на входе 7 устанавливается пороговое напряжение U_п'. В результате входной импульс оказывается задержанным на время t_зад без изменения длительности, а устройство задержки готово к приему нового импульса.

При необходимости сохранения полярности импульса его снимают с инвертирующего выхода 11 компаратора.

Если выбрать пороговые напряжения устройства из условия:
U_п' = 0,9U_имп, а U_п^о = 0,1U_имп, то время задержки устройства определяется
t_зад = τ ˙ ln10, где τ = R3˙C1 - постоянная времени RC-цепи.

Перепад пороговых уровней при этом составляет
Δ U_п = 0,8U_имп (2). Подставляя (2) в (1) получаем
0,8U_имп= (U¹-U^o) откуда =
Таким образом, значения R1 и R2 выбираются из условия значений выходных напряжений выбранного компаратора и амплитуды входного импульса, значения R3 и С1 выбираются из условия необходимой задержки входного импульса, но при этом R3 должно быть значительно больше выходного сопротивления генератора импульсов, если последнее не должно влиять на время задержки. Если выходное сопротивление генератора импульсов соизмеримо с сопротивлением R3 интегрирующей RC-цепи, то его необходимо учитывать при расчете времени задержки устройства путем суммирования с сопротивлением RC-цепи.

Предложенное устройство по сравнению с прототипом обладает более высокими эксплуатационными и затратными характеристиками, так как содержит меньшее количество элементов, меньше потребляет энергии от источника питания и оказывает меньшее воздействие на генератор входных импульсов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСА, содержащее интегрирующую RC - цепь, подключенную входом к входной шине устройства, а выходом - к первому входу компаратора, резистор смещения, соединяющий источник опорного напряжения и второй вход компаратора, резистор делителя, отличающееся тем, что, с целью снижения потребления энергии от источника питания, снижения аппаратурных затрат и снижения влияния устройства на выходной каскад генератора входных импульсов, резистор делителя напряжения, подключенный одним выводом к второму входу компаратора, другим выводом подключен к первому выходу компаратора, на рещистор смещения подается напряжение, равное половине амплитуды входного импульса, причем первый вход и второй выход компаратора-инвертирующие, второй вход и первый выход - неинвертирующие, а второй выход компаратора подключен к выходной шине устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2