Генератор импульсов

,с 30 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 ТИЙ ОПИСАНИ(56) Авторское свидетельство СССРЛо 109310, кл. Н 03 К 3/023, 1983.Авторское свидетельствоССРЬо 1088101, кл. Н 03 К 3/023, 1983(54) (57) ГЕНЕРАТОР ИЧПУЛЬСОВ, содержащий компаратор цапряи ен;й, входы. которого соответственно подк.почв ы к выходам времязадающей ЯС-цепи и,елителя напряжения, один вьвод которогое пгцец с прямым выходом первого триггси, установочный вход котороо со(.д (нен перв(гй шиной управления, второй триггер, логический элемент ИЛИ. 11 Е, вторую шину управления, отличающийся тем,., с целью повышения быстродействия и расширения(гп.цк:(п(ц(аьнь(х возможностеи за счет формцровацпц интервалов времени с коэффиццсцг(,м кратности, равным двум, при разашин х управляющих сигналах, в него введены дополнительный логический элемент И,1 И 1 Е, логический элемент НЕ, вход которо о соединен с выходом компаратора, вь;хо- с г(ервьчи входами логических элемс.гсовИЛИ - НЕ и со счетным входом перво; о триггера, ицв( рсный выход которого попсзючен к второму входу логическа.о элем(цга ИЛИ - НЕ, выход которого сред;гц со счетных". входом второго триггера, устацовочнь(й вход которого подключс. (горой шцц( управления, прц этом к и: ( р,ному выхо,( второго триггера подключ(.орой вход дополнительного логи. ско(с э,"смецта ИЛИ- НЕ, выход которого ос ,ппч(одним вьводом Времязадаюи;,",: ХС-цепи, дрхтой вывод которой соединен(7) 111Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для формирования высокостабильных интервалов времени в аппаратуре автоматики, телемеханики и измерительной техники.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей соответственно путем исключения процесса восстановления исходного состояния в ждущем режиме и процесса установления величины периода следования импульсов в автоколебательном режиме и за счет обеспечения постоянства коэффициента кратности дискретно изменяемых величин интервалов времени, равного двум, при перестройке величины формируемого интервала времени за счет изменения коэффициента деления резистивного делителя напряжения.На фиг. 1 изображена электрическая схема генератора импульсов; на фиг. 2 - эпюры напряжений. 5 О 15 20 25 30 Генератор импульсов содержит компаратор напряжений 1, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соответственно подключены к выходу времязадающей ЯС-цепи 2, содержащей резистор 3 и конденсатор 4, и к выходу делителя напряжения 5, содержащего, например, резисторы 6 и 7. Один вывод делителя напряжения 5 резистор 6, соединен с прямым выходом первого триггера 8, установочный вход которого соединен с первой шиной управления 9. Установочный вход второго триггера 10 соединен с второй шиной 11 управления.Вход логического элемента НЕ 12 соединен с выходом компаратора 1, а выход - с одними входами логических элементов ИЛИ - НЕ 13 и 14 и со счетным входом первого триггера 8, инверсный выход которого подключен к другому входу основного логического элемента ИЛИ - НЕ 13, выход которого соединен со счетным входом второго триггера 10, к инверсному выходу которого подключен другой вход дополнительного логического элемента ИЛИ - НЕ 14, выход которого соединен с одним выводом времязадающей цепи 2, например, с резистором 3. Другой вывод времязадающей цепи 2, конденсатор 4, соединен с другим выводом делителя напряжения 5 (резистором 7) и с выходом логического элемента НЕ 12.Генератор работает следующим образом.Выбор ждущего или автоколебательного режима работы осуществляется путем подачи на шину управления 11 0 или 1.Этот сигнал соответственно запрещает или разрешает формирование последующих интервалов времени после окончания формирования первого интервала времени.Выбор величины формируемого интервала времени осуществляется путем подачи на шину управления 9 0 или 1. Этот 35 40 45 50 55 сигнал соответственно обеспечивает выбор режима работы триггера 8 (счетный или асинхронный), тем самым определяя режим работы времязадающего конденсатора 4.При работе устройства в ждущем режиме (фиг. 1 и 2) в исходном состоянии на шине управления 11 установлен 0, Предположим, что на шине управления 9 установлена 1. Триггер 8 установлен в единичное состояние - 1 (Чь) на прямом выходе .и 0 на инверсном. Триггер 10 установлен в нулевое состояние - 0 на прямом выходе и 1 на инверсном, На выходе элемента ИЛИ - НЕ 14 установлен 0 (Ч 4). На выходе компаратора 1 установлена 1, на выходе элемента НЕ 12 - 0 (Ч 2) и на выходе элемента ИЛИ - НЕ 13 - 1. Делитель напряжения 5 включен под напряжение-Д, = (Ч 6 - Ч 2), (1) и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжениеЧл =гпЕ 1+Ч 2, (2) где гп= Кг(К + Й г);К 1, Кг - сопротивление резисторов 6 и 7дел ител я н ап ряжения 5.Времязадающая цепь 2 включена под напряжение Еэ 1 - (Ч 14 Ч 2)и на инвертирующем входе компаратора 1 установится напряжение Чо 4, подтверждающее единичное состояние компаратора 1 (Ч 14(Чл 1)Напряжение на времязадающем конденсаторе 4 при этом равно Чсо=Е Э 1 (4)Положительный импульс 1, поступающий с шины управления 11, устанавливаеттриггер 10 в единичное состояние - 1на прямом выходе и 0 на инверсном. Навыходе элемента 14 установится 1 (Ч 4)Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжениеЕэ,= (Ч 4 - Ч 2), (5)под воздействием которого конденсатор 4начнет заряжаться.Заряд конденсатора 4 закончится, когданапряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового значенияЧл 1, а на конденсаторе 4 - величиныЧсо - (Чл Ч 2)(6)При этом на выходе компаратораустановится 0, на выходе элемента НЕ 12 -1 (Ч 2), устанавливающая на выходахэлементов ИЛИ - НЕ 13 и 14 0 (Чз,Ч 4). Состояние триггеров 8 и 10 при этомне изменяется,Величина формируемого интервала времени 1 с момента запуска устройства (пере.ключение триггера 10 в единичное состояние) и до момента срабатывания компаратора 1 (переключение триггера О в нулевоесостояние) определяется из выраженияПосле переключения компаратора 1 в нулевое состояние делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжениеЕ,= (Ч 8 - Чд), (11) и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжениеЧп 2=гп Еу 2+Ч ) 2 (12)Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжениеЕ= (Ч, - Ч 4), (13) которое по знаку противоположно напряжению Ч на конденсаторе 4, и последний начнет перезаряжаться.При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный скачок напряженияЧ 1= (Ез+Чсо+Ч г 4), (14) который подтвердит нулевое состояние компаратора 1.Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения Ч,ь а на конденсаторе 4 - величиныЧсо 2= Язь Чи 2+Ч 14)(15)При этом на выходе компаратора 1 установится 1, а на выходе элемента НЕ 12 - 0, на выходах элементов ИЛИ - НЕ 13 и 14 - 1, Положительный перепад напряжения, поступающий с элемента ИЛИ - НЕ 13 на счетный вход триггера 10, переключит его в нулевое состояние, При этом на выходе элемента ИЛИ - НЕ 14 установится 0, а на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет отрицательный скачок напряжения Ч =( - Ча+Чей). Единичное состояние триггера 8 подтверждается 1, поступающей на его установочный вход с шины управления 9. Устройство возвращается в исходное состояние.Величина формируемого интервала времени 1 от момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние и до момента возвращения компаратора 1 в исходное единичное состояние определяется из выраже- ния КСЕзз +101 (16)Е эз -ЪаС учетом условий (8), (9) и выражений (1), (2), (6), (11), (12), (13) и (15) выражение (16) примет вид1=КС й(1+в) . (17)Величина формируемого интервала времени на прямом выходе триггера 10 определяется из выраженияТмю =11+12 20 25 30 35 40 45 С учетом выражений (10) и (7) выражение (18) примет вид КС 11 й (19)С учетом выражений (8) и (9) выражение (15) примет вид Ч=О, т. е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на конденсаторе 4 равно О.Предположим, что на шине упраЬления 9 установлен 0, После запуска устройства положительным импульсом с шины управления 11 устройство формирует интервал времени 1 аналогично тому, когда на шине управления 9 установлена 1. Однако после переключения компаратора 1 в нулевое состояние, когда напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно Ч, положительный перепад напряжения, поступающий с выхода элемента НЕ 12, переключит триггер 8 в нулевое состояние - 0 (Ч 8) на прямом выходе и 1 на инверсном, подтверждающая 0 на выходе элемента ИЛИ - НЕ 13. Делитель напряжения окажется включенным под напряжениеЕ,= (ЧЬ - Ч 8) (20) и на неинвертирующем входе компаратора 1 установится напряжениеЧпз= (1 - т) Е +Ч 8 О. (21)Времязадающая цепь 2 окажется включенной под напряжение Е-, которое по знаку противоположно напряжениею Ч на времязадающем конденсаторе 4, и последний начнет перезаряжаться. При этом на инвертирующем входе компаратора 1 возникнет положительный скачок напряжения Ч подтверждающий нулевое состояние компаратора 1. Перезаряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 достигнет порогового напряжения 4 а на конденсаторе 4 - величиныЧеонг= (Е - Чй+Ч 4) (22)При этом на выходе компаратора 1 установится 1, на выходе элемента НЕ 12 - 0, на выходе элемента ИЛИ - НЕ 14 - 1. Состояние триггеров 8 и 10 не изменяется. 0 на выходе элемента 13 подтверждается 1 с инверсного выхода триггера 8. Величина формируемого интервала времени 1 з с момента переключения компаратора 1 в нулевое состояние и до момента возвращения компаратора 1 в единичное состояние определяется из выраженияз=КС Юь (23)Кз-УсозС учетом условий (8), (9) и выражений(32) 51 осле переключения компаратора 1 в едици гное состояние делитель напряжения 5 окажется включенным под напряжениеЬ 4: (Ъ Я12)(25) и ца ицвертируюшем входе компаратора 1 установится напряжениеЪ оз= - гпЕд 4+УЬ (26)Врсм 51 задаю 1 цая цепь 2 окажется включенной под напряжение Е 42, которое по знаку противоположно напряжению Ъсоз на кон.и цссчтоъ 4, и последний начнет перезаряжаться.1 ри этом ца ицвертируюшем входе комцаратора 1 возникнет отрицательный скачок напряжения2= ( - Ч оз+Ъ 12), (27) которы Й подтвердит единичное состояние комцаратора 1.11 среза ряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение ца инвертируюшем входе копцараторадостигнет порогового напрясксция Ъп 4, а на конденсаторе 4 цс.чц 1 ы45 со 4:= (К 4 - Ч 12) . (28)1 рц этом ца выходе компаратора 1 устацацливастся 0, ца выходе элемента 1 Е 2 - , ца выходе элемента ИЛИ - 111. 14 - 0.Врсмязадаюшая цепь окажется включенной цод напряжение Еэз, на инвертируюшем входе компаратора 1 возникнет положитель- ЦЫЙ СКа ГОК НаПРЯжЕНИЯ (712+Ъсо 4), ПОДтВЕРждающЙ нулевое состояние компаратора 1, и конденсатор 4 начнет заряжаться. Поло 5 кцтсльцый перепад напряжения, поступак- цгиЙ с выхода элемента НЕ 12 на счетный вход триггера 8, переключает его в исходцос (единичное) состояние. Делитель напряжения 5 окажется включенным под напря 5 ксцие Е, и на неинвертирующем входе комца 5 атора 1 установится напряжение /2. Заряд конденсатора 4 закончится, когда напряжение на инвертируюшем входе компараторастанет равным напряжению на цси ц верти руюгцем входе (с точностью до величины напряжения смещения компаратора 1), и последний переключится в единичное состояние. 11 ацряжецие ца времязадаюшем конденсаторе 4 становится равным напряжению смешения компаратора 1, которое практически равно О. На выходе элемента НЕ 12 установится 0, на выходе элемента ИЛИ - НЕ 3 -- 1, возвращающая триггер 10 в исходное (нулевое) состояние. При этом ца выходе логического элемента ИЛИ - НЕ 14 установится 0.Делитель напряжения 5 окажется вклюецным под напряжение Ед 1, и на неинвсртирующем входе компаратора 1 установится напряжение ЧцВремязадающая цепь окажется включенной цод напряжение Еэь и на инвертируюшем входе компаратора 1 установится напряжение Ю (так как Ъ=Ъсо 4=0), подтверждаюшее единичное состояние компа 25 30 35 40 45 50 55 ратора 1, и устройство возвращается в исходное состояние.Таким образом, конденсатор 4 перезаряжается от напряжения Ъсоз до напряже- НИЯ Ъ со 4Величина формируемого интервала вре. мени 1 с момента переключения компаратора 1 в единичное состояние и до момента возвраШения устройства в исходное состояние расп редел яется из выражения1 =КС 8 зг ф (29)ьзг - %оС учетом условий (8), (9) и выражений (5), (1 3), (20), (21), (22), (25), (26) и (28) выражение (29) примет вид14=КС п(1+гп) (30)Величина формируемого интервала времени на прямом выходе триггера 10 определяется из выраженияТЛ 4 д =1 +1 з+14., (31 )С учетом выражений (8), (9) выражение (31) примет видТ,=2 КСЬ 1 С учетом выражений (8), (9) выражение (28) примет вид Ч 4=0, т. е. в момент возвращения устройства в исходное состояние напряжение на времязадающем конденсаторе 4 равно О.Как видно из выражений (19) и (32), интервал времени Тод в два раза больше, чем интервал времени Т, т. е, коэффициент кратности дискретно изменяемых интервалов времени К=Тжжд/Т равен двум и не зависит от величины коэффициента деления тп резистивного делителя напряжения 5.При работе устройства в автоколебательном режиме (фиг. 1 и 3) на шину управления 11 подается 1, и работа устройства происходит аналогично работе в ждущем режиме до момента окончания формирования интервала времени 12 (при 1 на шине управления 9) или интервала времени 14 (при 0 на шине управления). Отличие заключается в том, что в этот момент времени единичное состояние триггера 10 не изменяется, так как подтверждается 1 с шины управления 11, а на выходе элемента ИЛИ в14 вновь устанавливается 1. Далее процессы повторяются.Таким образом, величина периода следования импульсов Т и То, например, на выходы элемента 13 соответственно при 1 и 0 на шине 9 определяется теми же процессами, что и в ждущем режиме, и соответственно равна интервалам времени Тжл и ТКак следует из выражений (4), (15) и (28), формирование интервалов времени начинается и заканчивается в моменты времени, когда напряжение на времязадаюшем конденсаторе 4 равно нулю и, следовательно, величины первого и последующих после включения напряжения питания интервалов времени одинаковы.