Фазоимпульсный многоустойчивый элемент

11) 5412 У 4 ОПИ САНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Солта Советских Социалистических Республик22) Заявлено 01.11.74 (21) 2071 2 присоединением за вки,1 о Государстввнныи комите Совета Министров СССР(088,8) публиковано 30.12.76. Бата опубликования опп юллете по делам изобретен и открытий нпя 21.01,77 72) Авторыизобретения71) Заявитель А, К. Великолуг и В. Ф. РыбакииНаучно-исследовательский и проектный институ автоматизированных систем упра МНОГОУСТ1 ЕНТ ие точностт оу стойчпвого(54) ФАЗОИМПУЛЬСНЬ Изобретение относит я к радиоэлектронике и может использоваться в автоматике, вычислительной и цифровой измерительной технике для деления частоты следования и счета импульсов.Известеофазоимпульсный многоустойчивый элемен, содержащий акопительный конденсатор, источгинапряжения компарации, компаратор, цепи самонастройки, формирователи, линеаризирующие каскады, усилители-ограништели, схемы сборки (11,Этот элемент работает на принципе ступенчатого нарастания напряжения па накопительной емкссти, обладает высокой надежностью в широких, диапазонах температур, тактовых частот и изменений параметров элементов, однао отличается сложностью реализации, особенно в гибридном или твердотелом исползении, из-за наличия индуктивных элементов, формрователей, линеарпзирующих каскадов и относительно большого количества компонентов.По основному авт, св. М 302820 известен безындуктивный фазоимпульсный многоустойчивый элемент, содержащий источник опорного напряжения с цепью самонастройки илп без нее, коипаратор, емкостный накопитель, ключевую схему, связанную с накопителем и управляющую работой элемента сброса 2.Однако этот элемент не обладает достаточной точностью работь. Цель изобретения - повышеработы фазоимпульсного многэлемента.Для этого в предлагаемом фазопьмпульсноммногоустойчпвом элементе между источникомопорного напряжения и компаратором элючен вентиль, уиравляющий вход которого соединен с шпион тактовых импульсов.На фиг. 1 показана схема предлагаемогоо фазопмпульсного многоустойчваго элемента;на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принц;п,рабств.Фазоихпульсый многоустойчивый элементсодержит источник 1 опорного напряжения,б дподный компгратор 2, емкостный накопитель3, ключ 4, элемент 5 сброса и вентиль 6. Вход7,подключается к первому источнику питания,на шину 8 тактовых импульсов подается последовательность импульсов тактовой частоты2 з с периодом Т, вход 9 подключается к второму источнику, питания, выход 10 является,выхедом элемента, а выгод 11 служит общейточкой первого и второго источников питания.Работа элемента,при флуктуацпях опорного25 напряжения и нестабилыности постоянной времени заряда накопительного конденсатора показана на фиг. 2, где последовательность импульсов тактовой частоты представлена эпюрой А, а на эпюре Б изображены формы наЗз пряжений (.т, - на выходе вентиля 6 и (.т -на накопительном конденсаторе,3При подаче импульсов тактовой последовательности с шины 8 на инверсный вход вентиля 6 его выходное напряжение У, изменяется таким образом, что каждому импульсу этой последовательности соответствует высокий уровень Еравный напряжению первого источника питания, а паузе - низкий уровень У рав 1 ый напряжению источника 1 опорного напряжения.При отсутствии отклонений опорного напряжения от номинального значения У, напряжение на емкостном накопителе Унарастает от нуля и в момент времени 11 достигает уровня /о по истечении интервала времени, начиная от начала заряда, равногосо = = - (и - 1) 7 оЛ 5 1 О 15 7,)Зз 35 40 45 50 60 55 где п - число устойчивых состояний элемента; 7 о - номинальный период тактовой последоватсльности для скважности Я=2.Дальнейшее повышение напряжения на накопителе предотвращается подачей низкого уровня Ъо с выхода вентиля 6 на вход комп ар а тора 2.Для устойчивой работы элемента необходимо, чтобы момент компарации, т. е. достижение напряжением емкостного накопителя Уп уровня опорного напряжения Уо (точка а на диаграмме), предшествовал на полпериода тактовой частоты моменту появления следу 1 ощего тактового импульса на шине 8, В этом случаенапряжение емкостного накопителя, начиная с,момента времени 1 ь будет изменяться в соответствии с участком а - Ь - д эпюры Б. Учасгок а - 6 соответствует заряженному состоянию емкости накопителя 3, 6 - д - разряду этой емкости под дейспвием импульса сброса, вырабатываемого элемс 5 сброса при поступлении очередного тактового импульса по цепи: шина 8, ключ 4, элемент 5 броса, емкостньш накопитель 3. С выхода 10 при этом снимается выходной импульс, характеризующий состояние многоустойчивого элемента и совпадающий по фазе и длительности с входным тактовым импульсом. По окончании выходного импульса описанные процессы повторяются, Заштрихованные участки эпюры А на фиг. 2 соответствуют выходным импульсам многоустойчивого элемента с коэффициентом пересчета п=3,Если по каким-то причинам уровень опорного напряжения повысится и станет равным Уо+ЬУ, начиная с момента времени 1 то напряжение на емкостном накопителе У, будет изменяться по ломаной а - с - й - д. Случаю понижения опорного напряжения до уровня Со - ЛУ на диаграмме соответствует ломаная а - е - 1 - д, причем на участке а - е происходит разряд конденсатора накопителя с малой постоянной времени через компаратор 2, вентиль 6, источник 1 опорного напряжения и входную цепьключ 4, В обоих случаях положение выходного импульса, а следовательно, и состояние многоустойчивого элемента остается неизменным до тех пор, пока отклонения опорного напряжения -+ЛУ не достигнут своих критических значений, Из приведенных диаграмм видно, что границы устойчивой работы элемента соответствуют попаданию моментов компарации на передние фронты тактовых импульсов (точки д, й). Кроме того, должно соблюдаться определенное соотношение между Еп, Уо и постоянной заряда емкостного накопителя, во избежание попадания области компграции на уровень Е.Эпюры напряжений на емкостном накопителе, соответствующие уменьшению постоянной времени, изображены с момента времени(участок 1 - Й - 1 - и - и), а для случая ее увеличения - с момента времени 1, (участок о - р - г).Непосредственно по временным диаграммам на фиг. 2 можно сделать вывод, что при номи 11 ально 11 частоте о и стабильном уровне напряжения компадации Ьноп допустимые изменения т находятся в пределахо о- С,.(;о+ - .На фиг. 3 представлена временная диаграмма работы устройства для п=3, номинальной постоянной времени то, стабильном уровне компарации /о и нестабильной частоте тактовых импульсов. На эпюре А показана нестабильная частота тактовых импульсов, а на эпюре Б - форма напряжения емкостного накопителя 3, Аналогично случаю, иллюстрируемому на фиг. 2, видно, что изменения тактовой частоты в определенных пределах не изменяют коэффициента пересчета устройства. При этосом пределы изменения частоты могут быть определены из выражения:Уо ,. Лоо+,) 1)Очевидно, при стабильных 7 о и т, устройство будет работать устойчиво при изменении в определенных пределах уровня компарации Го. Этот случай показан на фиг. 2 в районе точки 1,. При этом пределы изменения могут быть определены из выражения2 (и - 1) 2 (и - 1)где /о - номинальный уровень компарации.Введение в фазоимпульоный многоустойчивый элемент вентиля, запрещающего компарации в моменты действия иипульсов на тактовом входе элемента, позволяет обеопечить устойчивую работу элемента в условиях пониженной стабильности тактовой частоты, постоянной времени заряда емкостного накопителя и опорного напряжения и дополняет стабилизирующее действие цепи самонастройки. При этом реализация вентиля, как и остальных компонентов элемента, пе встречает трудностей, в том числе и на интегральных микросхемах.541274 уг.1 Д П г 3 д Составитель В. ЛякишеЗаика Текред М. Семенов Коррект анова едакт д.1912 рственного комитета делам изобретений 1 осква, Ж, Рауш 3013/8 одпис 35,Типогра р. Сапуно Формула изобретения Фазоимпульсный многоустойчивый элемент по авт. св.302820, отличающийся тем, что, с целью псвышения точности работы, в него дополнительно введен вентиль, включенный между источником опорного напряжения и компаратором, а управляющий вход вентиля соединен с шиной тактовых импульсов,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авт. св. СССР,273372, кл. Н ОЗК 3/29,5 19 б 8 (аналог). 2. Авт, ов, СССР,302820, кл, Н ОЗК 4/02, 1969 (прототип). Тираж 1029Совета Министров ССС открытийая наб., д 415