Генератор импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в вычислительной технике и в системе управления. Достигаемый технический результат - упрощение схемы. Генератор импульсов содержит два транзистора, четыре резистора, триггер, конденсатор и элемент "исключающее ИЛИ". 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления.

Известен генератор импульсов (см. авторское свидетельство СССР 1762387 от 13.12.90, МКИ: H 03 K 3/26, "Генератор импульсов". Л.Б. Егоров, Г.И. Шишкин. Опубл. 15.09.92, Бюл. 34), содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, три резистора и конденсатор. Базы первого и второго транзисторов соединены с коллекторами соответственно третьего и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов. Коллекторы первого и четвертого транзисторов соединены между собой и через соответственно первый и второй резисторы - с общей шиной и шиной питания. Эмиттер первого транзистора соединен с шиной питания, а эмиттер четвертого транзистора - с общей шиной. Первые выводы третьего резистора и конденсатора соединены. Второй вывод конденсатора соединен с общей шиной, а второй вывод третьего резистора - с эмиттерами второго и третьего транзисторов.

Недостатками известного генератора являются низкая нагрузочная способность вследствие высокого выходного сопротивления и влияние сопротивления и емкости нагрузки на режим переключения транзисторов, а следовательно, и на частоту генерируемых импульсов.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является генератор импульсов (см. книгу: Справочник по микроэлектронной импульсной технике. В.Н. Яковлев, В.В. Воскресенский и др. - К.: Техника, 1983, с. 241, рис.10.1а), содержащий управляемый фронтами JK-триггер, два транзистора одного типа проводимости, четыре резистора, конденсатор и шесть диодов. Эмиттер первого транзистора соединен с анодами первого и второго диодов и через первый резистор - с шиной питания, а коллектор соединен с J-входом триггера и через второй резистор с шиной питания. Коллектор второго транзистора соединен с K-входом триггера и через третий резистор - с шиной питания, а эмиттер соединен с анодами третьего и четвертого диодов и через четвертый резистор - с шиной питания. Катоды первого и четвертого диодов соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера. Катод второго диода соединен с базой первого транзистора, анодом пятого диода и через конденсатор - с базой второго транзистора, катодом третьего диода и анодом шестого диода. Катоды пятого и шестого диодов соединены с шиной опорного напряжения.

Недостатком прототипа является сложность схемной реализации в связи с большим количеством используемых элементов и необходимостью формирования опорного напряжения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание генератора, обладающего простой схемной реализацией.

Технический результат, заключающийся в упрощении схемы, достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий четыре резистора, два транзистора, эмиттер первого из которых соединен с одним выводом первого резистора, коллектор через второй резистор - с шиной питания, коллектор второго транзистора соединен с одним выводом третьего резистора, а также триггер и конденсатор, введен элемент "исключающее ИЛИ", тип проводимости второго транзистора выбран противоположным типу проводимости первого транзистора, а триггер выполнен в виде тактируемого уровнем D-триггера, инверсный выход которого соединен с эмиттерами транзисторов, базы которых подключены к другому выводу первого резистора и через четвертый резистор - к информационному входу D-триггера, соединенному через конденсатор с другим выводом третьего резистора и общей шиной, а тактовый вход D-триггера соединен с выходом элемента "исключающее ИЛИ", первый и второй входы которого соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить схему генератора за счет реализации процесса заряда-разряда конденсатора выходным сигналом триггера и переключения триггера при снижении тока заряда (разряда) конденсатора до определенной величины в состояние, определяемое напряжением на конденсаторе.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератора.

Генератор содержит тактируемый уровнем D-триггер 1, элемент "исключающее ИЛИ" 2, первый транзистор 3 n-p-n типа и второй транзистор 4 р-n-р типа, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 резисторы, конденсатор 9, шину 10 питания, общую шину 11.

Информационный вход триггера 1 соединен через конденсатор 9 с шиной 11, а через резистор 8 - с базами транзисторов 3 и 4, тактовый вход соединен с выходом элемента "исключающее ИЛИ" 2, а инверсный выход - с эмиттерами транзисторов 3 и 4 и через резистор 5 - с их базами. Коллектор транзистора 3 соединен с одним входом элемента "исключающее ИЛИ" 2 и через резистор 6 с шиной 10, а коллектор транзистора 4 соединен с другим входом элемента "исключающее ИЛИ" 2 и через резистор 7 с шиной 11.

Генератор работает следующим образом.

При включении питания конденсатор 9 разряжен. Триггер 1 может установиться в любое состояние. Допустим, что триггер 1 установился в состояние логической "1", когда на инверсном выходе присутствует сигнал логического "0". Транзисторы 3 и 4 закрыты, на одном из входов элемента "исключающее ИЛИ" 2 присутствует сигнал логического "0", а другом входе - сигнал логической "1", поэтому элемент "исключающее ИЛИ" 2 установится в состояние логической "1" и триггер 1 установится в состояние логического "0" сигналом с конденсатора 9. На инверсном выходе триггера 1 установится сигнал логической "1".

Конденсатор 9 начинает заряжаться через резисторы 5, 8 и база-эмиттерный переход транзистора 4. Транзистор 4 открывается, на его коллекторе устанавливается сигнал логической "1". На обоих входах элемента "исключающее ИЛИ" 2 присутствуют сигналы логической "1", что приводит к установке выхода элемента "исключающее ИЛИ" 2 в состояние логического "0". Триггер 1 становится нечувствительным к сигналу по D-входу. По мере заряда конденсатора 9 уменьшается ток, протекающий через резисторы 5 и 8. Когда падение напряжения на резисторе 5, определяемое током заряда конденсатора 9, достигнет порога закрывания транзистора 4, элемент "исключающее ИЛИ" 2 переключится в состояние логической "1", и триггер 1 переключится в состояние логической "1" сигналом по D-входу. На инверсном выходе триггера 1 установится сигнал логического "0".

Конденсатор 9 начинает разряжаться через резисторы 5, 8 и база-эмиттерный переход транзистора 3. Транзистор 3 открывается. На обоих входах элемента "исключающее ИЛИ" 2 и на его выходе устанавливается сигнал логического "0". Триггер 1 блокируется по D-входу. После разряда конденсатора 9 транзистор 3 закрывается, при этом на входах элемента "исключающее ИЛИ" 2 устанавливаются различные логические уровни, что приводит к установлению на выходе элемента "исключающее ИЛИ" 2 уровня логической "1" и триггер 1 переключается в состояние логического "0". Далее работа продолжается аналогичным образом.

Таким образом, описание работы подтверждает работоспособность заявляемого генератора. Упрощение схемы достигается за счет реализации процесса заряда-разряда конденсатора выходным сигналом триггера и переключения триггера при снижении тока заряда (разряда) конденсатора до определенной величины в состояние, определяемое напряжением на конденсаторе, что позволяет исключить шесть диодов и источник опорного напряжения, требующего для своей реализации не менее двух элементов (см. книгу Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Энергия, 1977, с.628, рис.23-5). Кроме того, предлагаемое решение позволяет применять полярные конденсаторы, чем достигается снижение габаритов и расширение нижней границы рабочего диапазона частот генератора. Необходимое число элементов схемы уменьшается с 16 до 9.

Изготовлен лабораторный макет генератора, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий четыре резистора, два транзистора, эмиттер первого из которых соединен с одним выводом первого резистора, коллектор через второй резистор - с шиной питания, коллектор второго транзистора соединен с одним выводом третьего резистора, а также триггер и конденсатор, отличающийся тем, что введен элемент "исключающее ИЛИ", тип проводимости второго транзистора выбран противоположным типу проводимости первого транзистора, а триггер выполнен в виде тактируемого уровнем D-триггера, инверсный выход которого соединен с эмиттерами транзисторов, базы которых подключены к другому выводу первого резистора и через четвертый резистор - к информационному входу D-триггера, соединенному через конденсатор с другим выводом третьего резистора и общей шиной, а тактовый вход D-триггера соединен с выходом элемента "исключающее ИЛИ", первый и второй входы которого соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1