Многоустойчивый элемент

Авторы патента:

H03K29 - Счетчики импульсов, имеющие элементы со многими устойчивыми состояниями, например для троичной системы счета, для десятичной системы счета; аналогичные делители частоты

О rl И САН И Е п15!9867

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Соеиских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ы ь т < =-. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.11.74 (21) 2075635/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 27.07.76 (51) М Кл. Н ОЗК 29/00 (осударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 53) УДК 621.374(088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Кулешов, Б. В. Забродский, О. И. Мельник и О. Э. Хомутовский (71) Заявитель

Институт автоматики (54) МНОГОУСТОЙЧИВЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для запоминания напряжений и чисел, выраженных в виде группы последовательных импульсов, а также для запоминания скважности импуль"ов.

Известны время-и мпульсные многоустойчивые элементы (1) с использованием одновибраторов в качестве задержки и дифференцирующей цепи для выделения задержанного импульса.

Однако в таких элементах требуется соответствие характеристик преобразования входното напряжения в длительность и длительности в выходное напряжение. Устойчивость при различных значениях этих напряжений достигается за счет введения нелинейных четырехполюсников в замкнутую цепь двух преобразователей.

Кроме того, факт наличия соответствия этих преобразований подразумевает замыкание цепи положительной обратной связью.

Так, если входное на пряжение увеличивается, то увеличивается и длительность задержки, а увеличенная длительность преобразуется в большое выходное напряжение, которое при замыкании цепи становится входным.

Известен также многоустойчивый элемент (2), содержащий одновибратор, вход запуска которого подключен к источнику импульсов запуска, вход управления задержкой соединен с запоминающим конденсатором, а выход через разделительный диод подключен к дифференцирующему конденсатору, огр аничительному диоду и резистору смещения.

Элементы, построенные по этому принципу, позволяют получить не,более нескольких десятков устойчивых состояний, так как затруднительна настройка соответствия этих взаимных преобразований, а при изменении характеристик отдельных элементов схемы устойчивость может быть потеряна (положительная связь переведет схему в крайнее устойчивое положение) .

15 Цель изобретения вЂ” повышение стабильности устоичивых состояний.

Это достигается тем, что в предлагаемый многоустойчивыи элемент введен токораспределительныи элемент, содержащий стабилитрон, один вывод которого подключен к ограничительному диоду, к второй обкладке дифференцирующего конденсатора и через разделительный диод соединен с источником тактовых импульсов, а другой вывод подсоединен к базе разрядного транзистора, эмиттер которого подключен к дополнительному источни ку,напряжения, а коллектор через резистор и диод .подключен к точке соединения запоминаютцего конденсатора с входом управ30 ленпя задержкой одновибратора.

5)9867

На фпг. 1 представлена структурная электрнческая схема предлагаемого многоустойчивого элемента; на фиг. 2 вЂ” временные диаграммы, поясняющие работу cxBMbI.

Многоустойчивый элемент состоит из управляемого одновибратора 1 с выдержкой при заряде хронирующего конденсатора 2 и с источником тока в цепи заряда, состоящим пз транзистора 3, стабилптрона 4 и резисторов 5 и 6, обеспечивающим линейную зависимость выдержки времени одновибратора от управляющего напряжения U„,,, и цепи дифференциальной отрицательной обратно"; состоящей из разделительной цепи, включающей в себя распределительный диод 7 и резистор смещения 8 с ограничительным диодом 9, к которой подключен дифференцирующий конденсатор 10, к другой обкладке которого подсоединен токораспределительный элемент, состоящий из ограничительного 11 разделительного 12 диодов и стабилитрона 13, другой вывод стабилитрона 13 подключен к базе разрядного транзистора 14, коллектор которого через резистор 15 и диод 16 подключен к запоминающему конденсатору 17 и к входу управления выдержкой времени одновибратора, а к разделительному диоду 12 подсоединен источник 18 тактовых импульсов. Кроме того, в схему многоустойчивого элемента входят транзисторы 19, 20, диоды 21 вЂ” 26, резисторы

27 вЂ” 30, а также источники питания 31, 32, дополнительный источник, напряжения 33, источник импульсов запуска 34, конденсатор 35 и источник смещения 36.

Позиции на фиг. 2 обозначают: 37 вЂ” импульс запуска; 38 вЂ” выходные импульсы одновибратора; 39 вЂ” ток заряда конденсатора 10;

40 вЂ” хронирующие импульсы; 41 вЂ” ток компенсации.

Схема работает следующим образом.

Одновиб ратор запускается периодической последовательностью импульсов, поступающих

1ерез конденсатор 35 и диоды 21, 23 на базу

:ранзистора 19. Транзистор 19 открывается, и с его коллектора поступает положительный потенциал, выделяемыи на кремниевом диоде 22, на базу транзистора 20 через резистор

27. Транзистор 20 закрывается, на его коллекторе появляется отрицательный потенциал, который через резистор 29 запирает диод 26.

Хронирующий конденсатор 2 начинает заряжаться по линейному закону током от источника тока, вьиполненного на транзисторе 3, стабилитроне 4 и резисторах 5, 6. Ток заряда конденсатора 2 проходит через переход база вЂ” эмиттер транзистора 19, поддерживая его в открытом состоянии. Когда заряд конденсатора 2 доститнет величины напряжения на запоминающем конденсаторе 17, диод 25 открывается, и ток через конденсатор 2 резко уменьшается, поскольку емкость конденсатора

17 значительно превышает емкость конденсатора 2.

Ток смещения, поступающий от источника смещения 36 через резистор 28 на базу тран5

4 зистора 19, в этот момент закрывает транзистор 19 п начинает идти через диод 24, ограничивающий потенциал смещения. Ток, проходящий от источника питания 31 (вЂ” У,) через резисторы 30 и 27, открывает транзистор

20, и хронпрующшt конденсатор 2 разряжается через диоды 22, 24, 25 и транзистор 20.

В момент переключения одповпбратора 1 (закрытие транзистора 20) на запоминающий конденсатор 17 идет короткий импульс тока, который при отсутствии обратной связи подзаряжает конден "àòîð 17.

Для обеспечения устойчивости элемента вводится дифференциальная импульсная отрицательная обратная связь, компенсирующая ток подзаряда конденсатора 17.

Схема компенсации работает следующим образом.

В момент окончания выдержки одновибрато ра (фиг. 2), когда транзистор 19 закрывается, закрывается и разделительный диод 7 B цепи развязки, и через резистор 8 начинает заряжаться конденсатор 10 до уровня напряжения ограничения вЂ” U>, подаваемого на ограничительный диод 9. Время заряда дифференцирующего конденсато ра 10 выбирается равным,полуперподу хронирующих импульсов, подключаемых через разделительный диод 12 к другой обкладке дифференцирующего конденсатора 10. К этой же обкладке через стабилитрон !3 подключается база разрядного транзистора 14. Хронирующие импульсы синхронны с импульсами запуска, а отношение их периодов о пределяет количество устойчивых состояний элемента. Импульс тока заряда дифференцирующего конденсатора 10 автоматически распределяется на два импульса (через периодически открывающийся диод 12 п через стабилитрон в базу транзистора 14) таким образом, чтобы через открывающийся транзистор 14, диод 16 и резистор 15 шел импульс тока, равный току подзаряда конденсатор а 17 и компенсирующий его.

Если ток компенсации .превышает ток подзаряда, то запоминающий конденсатор 17 несколько, разряжается, задержка одновибратора уменьшается, импульс тока заряда дифференцирующего конденсатора 10 сдвигается влево (фиг. 2), и длительность импульса открьпия транзистора 14 уменьшается, тем самым уменьшая ток компенсации.

Как видно из фиг. 2, длительность импульсов тока компенсации в различных устойчивых состояниях не зависит от времени задержки, а только от расположения импульсов тока, заряда конденсатора относительно любого из х|ронирующих импульсов, т. е. отсутствует и!реоб разование временного интервала (скважности выходных импульсов одновибратора) в напряжение выхода.

Величина .обратной связи выбирается очень приближенно с помощью резистора 15, и не требуется точная настройка схемы, как у известных время-импульсных элементов. Точное соответствие тока компенсации здесь устанав519867 ливается автоматически, что и позволяет значительно увеличить число устойчивых состояний.

Другие преимущества схемы, также способствующие увеличению количества устойчивых состояний, заключаются в применении одновибрато ра с выдержкой време!!!,при заряде хронирующсто конденсатора, имеющего малую мощность по каналу управления выде ржкой (очень короткий импульс гга подзаряд запоминающего конденсатора), и включении источника тока в цепь заряда хронирующего конденсатора, обеспечивающего линейное изменение напряжения на заряжаемой обкладке.

Перевод элемента в следующее устойчивое состояние осуществляется подачей импульса тока ня заряд или разряд запоминающего конденсато ра. Beë!! кина этого импульса выбирается примерно такой, чтобы задержка одновпбратора при новом значении напряжения конденсятс ря изменилась на время, равное периоду хропирующих импульсов.

Применение таких многоустойчивых элементов позволяет создать максимально простые и надежные устройства памяти (или накопители) напряжений, скважности и числа импульсов. Элементы могут быть п рименены в качестве автоматических задатчиков для электронных регуляторов, выпускаемых промышленностью и широко применяющихся для автоматизации различных технологических процессов.

Формула изобретения

Многоустойчивый элемент, содержащий одновибратор, вход запуска которого подключен

5 к источнику импульсов запуска, вход управления задержкой соединен с запоминающим конденсатором, а выход через разделительный диод подключен к диффсренцирующему конденсатору, ограничительному диоду и резисто10 ру смещения, отличающийся тем, что, с целью по вышения стабильности устойчивых состояний, в него введен токораспределптельный элемент, содержащий стабплитрон, один вывод которого подключен к ограничительно15 му диоду, к вто рой обклаlKe диффсрсниирующего, конденсатора и через разделительный диод соединен с источником тактовых импульсов, а другой, вывод подсоединен к базе разрядного транзистора, эмиттер которого под 0 ключен .к дополнительному источнику напряжения, а коллектор через резистор и диод подклю!eн IK то.ке соединения запоминающего конденсатора с входом управления задержкой одновибратора.

Источники ни формации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Я. Е. Беленький. Многофазные релаксационные схемы на транзисторах. М., «Связь», 30 1972, стр. 109 (аналог).

2. В. П. Сигорокий и др. Многоустойчивые элементы дискретной техники. М., «Энергия», 19бб, стр. 39 (прототиг;).

519867

Риз 1

I ! I

1 !!

1 !! !

I !

1 !

guc Z

Составитель В. Назарова