Устройство задержки

 

Область применения: устройство задержки может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами. Сущность изобретения: устройство содержит элементы И-НЕ 1, 2, 7, 8, элемент И 10, диоды 3, 1, генератор импульсов 12, конденсатор 5, резистор 4. 2 ил.

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами.

Наиболее близким устройством является Устройство задержки (а.с. СССР N 1187254, кл. Н 03 К 5/13 1985 г.), содержащее входной инвертор, элемент И-НЕ, выходной триггер, цепь из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подключенную параллельно выходу входного инвертора и одному из входов элемента И-НЕ, при этом один из выходов конденсатора подключен к общей шине, а другой к первому входу выходного триггера и второму входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу триггера.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение диапазона задержки за счет обеспечения возможности формирования больших длительностей задержки без увеличения значений резистора и конденсатора.

В известном устройстве время задержки импульсного сигнала определяется постоянной заряда конденсатора равной произведению величины резистора и конденсатора. Очевидно, что для получения больших временных задержек следует увеличивать значения резистора и конденсатора. Возможность увеличения резистора ограничены выпускаемой номенклатурой до величины порядка 10⁷Ом.

Достаточное значения величины конденсатора могут быть обеспечены лишь при использовании электрических оксидных конденсаторов.

Однако, большинству распространенных оксидных конденсаторов свойственны значительные токи утечки, при этом сопротивление утечки не превышает сотен Ком. Выражение, описывающее изменение напряжения при заряде конденсатора имеет вид: Uc(t) Un·K(1-eхp[(-K/RC)·t)] где Un напряжение питания; R, C значения резистора и конденсатора; K Rym/Rym + R, где Rym сопротивление утечки.

Из выражения следует, что наличие сопротивления утечки уменьшает в К раз постоянную заряда и в К раз максимальное напряжение заряда конденсатора. Последнее обстоятельство при значении меньше порогового значения логической единицы делает неработоспособным известное устройство и не позволяет реализовать известное устройство с большим временем задержки.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства задержки, на фиг. 2 временные диаграммы изменения напряжений (U) на входе, выходах и в контрольных точках в зависимости от времени (t). Устройство задержки содержит входной элемент И-НЕ 1, выходом подключенный к одному из входов элемента И-НЕ 2 и катоду диода 3, анод которого через резистор 4 подключен к конденсатору 5, другому входу элемента И-НЕ 2 и входу RS-триггера 6, собранного на двух элементах И-НЕ 7 и 8 входной инвертор 9 вход которого, являющийся входом устройства, подключен ко входу элемента И-НЕ 1, а выход к одному из входов элемента И 10, выход которого соединен с анодом второго диода 11, катод которого подключен к аноду диода 3, второй выход конденсатора 5 подключен к общей шине, вторые входы элементов И 10 и И-НЕ 1, соединенные с выходом генератора импульсов 12; выход элемента И-НЕ 2 подключен ко второму входу RS-триггера 6, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом: если при включении, сигнал на входе соответствует логическому нулю, то на выходе входного инвертора 9 и соединенным с ним входе элементе И-НЕ 1 формируется логическая единица, при этом на вход элемента И 10 начинают проходить короткие импульсы положительной полярности с генератора импульсов 12 (эпюра а фиг.2), которые через диод 11 и резистор 4 начинают заряжать конденсатор 5 (эпюра у в на фиг.2). Заряд конденсатора 5 осуществляется только в момент существования коротких импульсов, тем самым, время заряда увеличиваются на величину равную отношению периода следования импульсов к их длительности. При достижении напряжения на конденсаторе, равного значению логической единицы на выходе элемента (2) появляется значение логического нуля, устанавливающее RS-триггер в нулевое состояние (эпюра d фиг. 2). Задержка появления логического нуля на выходе триггера относительно входного сигнала пропорциональна не только произведению значений емкости конденсатора 5 и сопротивления резистора 4 но и скважности импульсов с выхода формирователя 12. При появлении на входе устройства сигнала равного логической единицы на выходе инвертора, а соответственно и на выходе элемента И 10, формируется значение логического нуля, который закрывает диод 11. На выходе элемента И-НЕ 1 появляются короткие импульсы отрицательной полярности (эпюра с фиг.2), в момент наличия которых диод 3 открывается, за счет чего начинается разряд конденсатора 5 через сопротивление 4 и открытый диод 3 (эпюра фиг. 2). Время разряда конденсатора также пропорционально не только значению заряда конденсатора 5, но и скважности импульсов. При разряде конденсатора 5 до значения логического нуля элемента 7, на выходе устройства формируется значение логической единицы.

Таким образом, введение дополнительных формирователя последовательности импульсов с высокой скважностью, элементов И-НЕ и И выгодно отличает предлагаемое устройство от уже известных, обеспечивая расширение диапазона задержки за счет обеспечения возможности формования больших длительностей задержки без увеличения значений резистора и конденсатора.

Формула изобретения

Устройство задержки, содержащее инвертор, вход которого соединен с входной шиной и с первым входом первого элемента совпадения, RS-триггер, S-вход которого через конденсатор соединен с общей шиной, с первым выводом резистора и с первым входом второго элемента совпадения, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, второй вход с катодом первого диода, анод которого соединен с вторым выводом резистора, второй диод, выходную шину, отличающееся тем, что в него введены генератор импульсов и третий элемент совпадения, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с вторым входом первого элемента совпадения, второй вход с выходом инвертора и с анодом второго диода, катод которого соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с выходом первого элемента совпадения, а выходная шина соединена с прямым выходом RS-триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2