Генератор импульсов

Фьтотф 134, М "Й,47 ф ввтн ну т,.,/,вс. 1 С:я,е+е 1;з й 4 сгс Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 121078 (23) 2672849/18-21с присоединением заявки Йо(51)М. Кл, Н 03 К 3/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано также в устройствах дискретной автоматики, вычислительной техники и радиолокации.Известен генератор импульсов, выполненный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами и конденсатором, а диагональ - переходом база-эмиттер р-п-р-транзистора, между коллектором которого и общей шиной включены последовательно соединенные резистор и п-р-п-транзистор, база которого через резистор соединена с общей шиной устройства и с эмиттером и-р-и-транзистора эквивалента двухбазового диода 1Однако у известного генератора диапазон плавной регулировки частоты с помощью нелинеаризированной времяэадающей кС-цепи практически не превышает десятикратного изменения. Известен также генератор импульсов, зыполненный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами и конденсатором, а диагональ переходом эмиттер-база транзистора эквивалента двухбазового диода 2 . Указанный генератор имеет недостаточный диапазон плавной регулировки частоты, который определяется диапазоном возможного изменениявеличин времязадающих резисторов,значения которых, как известно, ограничены как сверху, так и снизу.Кроме того, такой генератор не отличается расширенными функциональными воэможностямиНапример, онне может работать в режиме синхронизации, а также не может быть выключен на заданное время без снятиянапряжения питания.15 Цель изобретения - расширение диапазона плавной регулировки частотыследования генерируемых импульсов,а также расширение функциональныхвозможностей устройства,20 Для достижения указанной цели вгенератор импульсов, выполненный посхеме моста, плечи которого образованы резисторами и конденсатором, адиагональ - переходом змиттер-база25 транзистора эквивалента двухбазового диода, введены резистор, контактирующая йС-цепь, логические элементы И-НЕ со свободным коллектором иформирователь импульсов регулируемой30 дпительности, при этом корректирующая ЯС-цепь, подключенная параллельно времязадающей РС-цепи через общий транзистор подсоединена к источнику питания, причем выходы корректирующей и нремязадающей ВС-цепей подключены к выходам логических элементов И-НЕ со свободным коллектором, 5 входы которых соединены с единичным выходом формирователя импульсов регулируемой длительности, одним вхо;.ом подключенного к средней точке резистивного делителя напряжения генера тора, а другим входом - к источнику синхронизирующих импульсов.В укаэанном генераторе в эквивалент двухбазового диода в качестве дополняющего транзистора включен расширитель числа входов ИЛИ, эмиттер выходного транзистора которого подключен к общей шине устройства, коллектор - к базе р-п-р-транзистора и средней точке резистивного делителя напряжения, а база через переход коллектор-база многоэмиттерного транзистора и резистор подключена к коллектору упомянутого р-п-р-транзис-. тора, эмиттер которого подсоединен к выходу времязадающей РС-цепи. 25 На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого генератора импульсов.Генератор содержит параллельно ЗО включенные и подсоединенные через общий резистор 1 к источнику питания +Е времязадающую РС-цепь, состоящую из резистора 2 и конденсатора 3, и корректирующую ВС-цепь, состоящую из резистора 4 и конденсатора 5, Выход времязадающей РС-цепи подсоединен к змиттеру р-п-р-транзистора б эквивалента двухбазоного диода п-типа, в котором в качестве дополняющего транзистора использован логический расширитель 7 числа нходов ИЛИ. База р-и-р-транзистора б и коллектор выходного транзистора логического расширителя 7 числа входов ИЛИ подсоединены к средней точке резистивного делителя напряжения, состоящего из резисторов 8 и 9, подключенного параллельно источнику питания +Е, Выходы времязадающей и корректирующей РС-цепей соединены с ны ходами логического элемента 10, 11 И-НЕ со свободным коллектором, входы которых подключены к единичному выходу 12 формирователя 13 импульсов регулируемой длительности, При этом выход 12 одновременно является одним из выходов устройства.В качестве формирователя импульсов регулируемой длительности в генераторе применен однонибратор с широким диапазоном длительностей форми руемых им импульсов. В таком формирователе изменение величины время- задающего резистора в заданном диапазоне практически не влияет на режии его работы. б 5 Формирователь 13 импульсов содержит РС-триггер 14, реализованный натрехвходоных логических элементахТТЛ И-НЕ, между нулевым выходом которого и источником питания мостового генератора включена времязадающая РС-цепь, состоящая из хронирующего конденсатора 15 и последовательно соединенных ограничительного 16и регулируемого 17 резисторов. Выход указанной нремязадающей РС-цеписоединен с анодом зарядного диода18, катод которого подключен к единичному выходу 12 В 5-триггера 14,и эмиттером р-и-р-транзистора 19эквивалента двухбазового диода, в котором в качестве дополняющего транзистора так же, как и в мостовомгенераторе использован логическийрасширитель числа входов ИЛИ 20. База упомянутого р-и-р транзистора 19и коллектор выходного транзисторарасширителя 20 подключены к средней точке резистивного делителя напряжения, состоящего из резисторов21 и 22, и к Р-входу Р 5-триггера 14.Шина 23 формирователя 13 импульсов является шиной подачи сигнала"Г" и одновременно служит входом"Синхронизация" устройства. Шина24 является выходом устройства "Им- .пульс запуска". Шина 25 являетсявыходом для передачи линеаризированного пилообразного напряжения внагрузку. Шина 26 является выходом"Конец периода",Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения питания Р 5-триггер 14 формирователя 13 устанавливается в положение, характеризующееся низким уровнем напряжения на единичном и высоким уровнем на нулевом его выходе (за счет того, что напряжение на входе 24 нарастает быстрее, чем напряжение на выходе не показанного на схеме стабилизатора напряжения, питающего логические элементы устройства), В этом случае логические элементы (разрядные ключи) 10 и 11 находятся в закрытом состоянии. Конденсаторы 3 и 5 заряжаются по цепи: +Е, резистор 1 и резисторы 2 и 4 соответственно. Конденсатор 15 формирователя 13 быстро заряжается по цепи: источник питания (упомянутый стабилизатор напряжения), питающий логические элементы устройства (на черт. не показан), сопротивление в коллекторной цепи выходного транзистора логического элемента (вентиля), прямосмещенный диод 18. Заряд конденсатора 15 не меняет состояния формиронателя 13, находящегося н устойчивом (ждущем) состоянии, так как база транзистора 19 эквивалента двух- базового диода находится под воздейстнием более положительного напря 790109жения, чем эмиттер. Когда напряжение на конденсаторе 3 достигает порогового напряжения открывания Отранзисторного эквивалента двухбазового диода, последний в результате лавинообразного процесса переходит в проводящее состояние и насыщается. На входе 24 формирователя 13образуется крутой отрицательный перепад напряжения, под воздейстнием которого формирователь 13 переходит в состояние кваэиустойчивого равновесия. Я 5-триггер 14 при этом переходит в противоположное состояние, характеризующееся высоким уровнем напряжения на единичном и низким уровнем - на его нулевом выходе. Зарядный диод 18 высоким уровнем напряжения на единичном выходе Я 5-триггера 14 смещается в обратном направлении, Левая обкладка хронирующего конденсатора 15 подключается через насыщенный выходной транзистор соответствующего вентиля Я 5-триггера 14 к общей шине устройства.Перезаряд конденсатора 15 происходит по цепи: насьпценный выходной транзистор вентиля Я 5-триггера 14, общая шина устройства, внутреннее сопротивление источника питания +Е, резисторы 17 и 16. Когда напряжение на выходе времязадающей ЯС-цепи формирователя 13 достигает г.орогового уровня напряжения открывания эквивалента двухбазового диода, последний в результате лавинообразного процесса насьпцается, закорачивая конденсатор 15, а затем после разряда указанного конденсатора вновь переходитв непроводящее состояние. На выходе 26 при этом формируется отрицательный импульс "Конец периода", возвращающий Я 5-триггер 14 в исходное состояние, после чего конденсатор15 вновь заряжается по вышеуказаннойцепи от источника, питающего логические элементы схемы. После заряда конденсатора 15 формирователь 13 вновь готов к очередному циклу работы,Под воздействием положительного импульса, действующего в момент работы Формирователя 13 на его единичном выходе 12, выходные транзисторы логических элементов И-НЕ со свободным коллектором 10 и 11 насыщаются, в результате чего конденсатор 5 корректирующей ЯС-цепи разряжается через насьпценный выходной транзистор логического элемента 10, а конденсатор 3 времязадающей ЯС-цепи разряжается через параллельно включенные и насыщенные ныходной транзистор логического элемента 11 и транзисторный экнивалент. двухбазового диода. Вследствие того, что через насыщенный выходной транзистор логического элемента 11 идет более интенсивный отсос тока разряда конденсатора 3 (как через элемент, име Линеаризация пилообразного напряжения на времязадающем конденсаторе мостового генератора (при заданных напряжении питания и Одостигнута за счет включения дополнительной корректирующей цепочки Я 4 С 5, состоящей из резистора 4 и конденсатора 5,б 0 65 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ющий меньшее сопротивление), то эк-. вивалент двухбазового диода более быстро переходит в режим отсечки, заканчивая Формирование на входе 24 формирователя 13 крутого положительного перепада напряжения импульса "Запуск" Формирователя.Применение в качестве разрядных ключей логических элементов И-НЕ со свободным коллектором позволяет уравнять и не менее чем в три раза уменьшить остаточное (начальное) напряжение на конденсаторах 3 и 5 вре-ф мязадающей и корректирующей ЯС-цепей.При генерировании устройством максимальной частоты следования импульсон регулируемый резистор 17 Формирователя 13 должен находиться в выведенном положении. Формирователь 13 в этом случае вырабатывает импульсы, длительность которых должна быть достаточной для обеспечения полого разряда конденсаторов 3 и 5. При таком режиме работы с выхода 25 устройства снимается последовательность пилообразных импульсов повышенной линейности, амплитуда которых определяется величиной напряжения О заданного с помощью резистивных делителей 8 и 9. Генерирование импульсов более низких, чем в известном устройстве частот достигается за счет того, что вследствие линеаризации экспоненты на времязадающем конденсаторе мостового генератора, а также значительного уменьшения остаточного напряжения на нем, стало возможным без ухупшения выходных характеристик установить уровень О существенно вьпце, чем 0,63 Е. Так, например, при Е=+5 В величину О можно увеличить примерно в два раза. Генерирование импульсов частот еще более низких в случае необходимости может быть осуществлено за счет расширения при помощи регулируемого резистора 17 длительности импульсов, вырабатываемых формирователем 13. В этом случае конденсаторы 3 и 5 находятся в закороченном состоянии в течение времени, значительно большего, чем это необх:димо для полного их разряда, При этом период генерируемых устройством импульсов может быть выражен в виде суммы Т=Т +Т, где Тд - длительность импульса вырабатываемого формирователем, а Т - длительность прямого и обратного хода пилообразного напряжения, Изменяя длительность импульса Тц, можно регулировать длительность паузы на выходе 12 устройства.связанной с времязадающей цепью к 2 СЗ, состоящей из резистора 2 и конденсатора 3, общим резистором 1 (к 1). Анализ показывает, что при выполнении условия3,2 сЪ =СБЮф 24)4 5 изменение напряжения во времени на конденсаторе СЗ может быть представ" лено в виде ряда без четных членовСЗ=А(А+А ), (1)1Ао 1%2 СЬ Ъ Ъ%2 СЪСледовательно, улучшение линейности изменения напряжения на времяэадающем конденсаторе 3 получено главным образом за счет устранения из разложения квадратичного члена, который вносит наибольшую погрешность. Полагая изменение напряжения на времязадающем конденсаторе 3 линейной функцией времени, допускается погрешность, величина которой равнаЪ.(. )где Т=Й 2 СЗ.Из сравнения выражения (2) с величиной Ь=/2 Ч обычной й 0-цепи, питаемой обычным напряжением, видно,что применение корректирующей цепиповышает точность формирования интервала ТЛ за счет линеаризации вЗТ/с раза (при Ок=соп ь й. ),В предлагаемом устройстве процессгенерирования импуйьсов установленной частоты следования можно в случаенеобходимости засинхронизировать,подав на шину 23 (" Синхронизация" )последовательность коротких импульсов более высокой частоты следования. Кроме того, подав на шину 23 40нулевой уровень напряжения можно,затормозив работу мостового генератора линеаризированного пилообразного напряжения, получить на выходе26 последовательность отрицательныхимпульсов с частотой следованияС=1/ТК . Устройство можно также.полностью выключить. на любое время безотключения напряжения питания, длячего необходимо на это время податьнулевой уровень напряжения на одиниз эмиттеров многоэмьттерного транзистора расширителя 7 числа входовИЛИ.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет сконструировать и изготовить в интегральномисполнении высокоэффективное устройство с расширенным диапазоном плавной регулировки генерируемой частоты следования импульсов и расширенными функциональными возможностями,Кроме того, применение в качестве дополняющего транзистора в эквиваленте двухбазового диода устройства логического расширителя числа входов ИЛИ позволяет более широко использовать заложенную в применяемой серии логических элементов функциональную полноту набора этих элементов,Формула изобретения1. Генератор импульсов, выполненный по схеме моста, плечи которого образованы резисторами и конденсатором, а диагональ - переходом эмиттер-база транзистора эквивалента двухбазового диода, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона плавной регулировки частоты, расширения функциональных возможностей, в него введены резистор, корректирующая КС-цепь, логические элементы И-НЕ со свободным коллектором и формирователь импульсов регулируемой длительности, при этом корректирующая 80-цепь, подключенная параллельно времязадающей цепи, через общий резистор подсоединена к источнику питания, причем выходы корректирующей и времязадающей ВС-цепей подключены к выходам логических элементов И-НЕ,со свободным коллектором, входы которых соединены с единичным выходом формирователя импульсов регулируемой длительности, одним входом подключенного к средней точке резистивного делителя напряжения генератора, а другим входом - к источнику синхронизирующих импульсов.2. Генератор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в эквивалент двухбазового диода в качестве дополняющего транзистора включен логический расширитель числа входов ИЛИ, эмиттер выходного транзистора которого подключен к общей шине устройства, коллектор - к базе р-п-ртр.лзистора и средней точке резистивного делителя напряжения, а база через переход коллектор-база многоэмиттерного транзистора и резистор подключена к коллектору упомянутого р-п-р-транзистора, эмиттер которого подсоединен к выходу времязадающей ВС-цепи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свитедельство СССР ф 471658, кл; Н 03 К 1/16, 1972.2, Авторское свидетельство СССР М 289496, кл. Н 03 К 3/28, 1968 (прототип).790109 Составитель В. Бугроваковская Техред М.Голинка Коррект Редакто илак Проектная, 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгоро аказ 9056 56ПодписноеВНИИП СССРпои11303 аб., д. 4/5