Формирователь двухполярных импульсов — патент 1624662

Патент 1624662

Формирователь двухполярных импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в генераторах повышенной мощности, в частности при построении ключевых блоков.в усилителе мощности. Цель изобретения — повышение быстродейс вия работы двухполярного формирователя импульсов — достигается за счет введения датчиков 7 и 8 напряжения, подключенных параллельно ключевым транзисторам 2 и 3, и контроля предельно допустимой мощности на ключевых транзисторах 2 и 3 с помощью датчиков тока 4 , 5 и напряжения 5,8, сумматоров 9 и 10 и пороговых блоков 11 и 12, сигнал с которых появляется в момент превышения допустимой мощности на транзисторах 2 и 3. Выходные сигналы пороговых блоков 11 и 12 через элементы ИЛИ 13 и 14 выключают ключевые элементы 2 и 3 и ограничивают величину сквозных, токов через них. Приведена структурная схема, вариант принципиалъной схемы и описание работы формирователя двухполярных импульсов . 1 ил. 1

СаЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПЮЛИН

А1 (51)5 Н 03 К 3/26

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4289477/21 (22) 27.07. 87 (46) 30.01.91, Вюл. 1 « 4 (71) Горьковский политехническии институт (72) В.M..ÊèáàêèH, Н.И. Князева и А.Г. Левченко (53) 6?1.318(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 — 608253, кл. Н 03 К 3/26, 09.11.76.

Авторское свидетельство СССР

— 531256, кл. Н 03 К 3/26, 25.04.75. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ДВУХПОЛЯРПЫХ М1ПУЛЬСОВ

1 57 3 Изобретение относится к импульс— ной технике и может быть использовано в генераторах повышенной мощности, в частности при построении ключевых . блоков в усилителе мощности. Цель изобретения — повышение быстродейст„.ЯО„„3624662 вия работы двухполярного формирователя импульсов — достигается за счет введения датчиков 7 и 8 иапря>кения, подключенных параллельно ключевым тран-. зисторам 2 и 3, и контроля предельно допустимой мощности EIB ключевых транзисторах 2 и 3 с помощью датчиков тока 4, 5 и напряжения 5,8, сумматоров

9 и 10 и пороговых блоков 11 и 12, сигнал с которых появляется в момент превышения допустимой мощности »а транзисторах 2 и 3. Выходные сигналы пороговых блоков 11 и 12 через элементы ИЛИ 13 и 14 выключают ключевые элементы 2 и 3 и ограничивают величину сквозных токов через них. Приведена структурная схема, вариант принципиальной схемы и описание работы форьжрователя двухполярных импульсов. 1 ил.

1624662

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в генераторах повышенной мощности, в усилителях мощности, B частности при построении ключевых блоков в цифровом усилителе мощности.

Целью изобретения является повьш ение быстродействия работы двухполярного ключа и устранение неуправляемых сквозных токов при работе на переменную нагрузку.

На чертеже изображена схема форми»

poBElTåëÿ.

Устройство содержит задающий генератор 1,. два соединенных последовательно между собой транзисторных ключа 2 и 3, в силовых цепях которых установлены датчики 4 и: 5 тока, нагрузку 6, датчики 7 и 8 напряжения, подключенные параллельно ключевым элементам, сумматоры 9 и 10 сигналов датчиков, пороговые устройства 11 и .

:12, соединенные с входами элементов ИЛИ 13 и 14.

Принцип работы устройства состоит в том, что каждый иэ ключевых элементов 2 и 3 закрывается сигналом с генератора 1 независимо от показа» ний датчиков 4,5,7,8, а открывается в противоположной фазе работы генератора 1 при наличии разрешающего сигнала с соответствующего порогового устройства 11, 12, управляемого сумматором 9,10 показаний датчиков.

Поскольку транзисторные ключи 2 и

3 формируют в нагрузке сйгналы разной полярности, управление ими осуществляется также разнополярными сигналами, следовательно, для логических элементов ИЛИ 13 и 14, находящихся. в каналах управления ключами 2 и 3 сигналы «1» имеют противоположную полярность.

В. первой фазе работы генератора . 1 на выходе его вырабатывается потенциал, являющийся «1» для элемента

ИЛИ 13 и «0» для элемента ИЛИ 14, вследствие чего на выходе элемента

ИЛИ 13 появляется сигнал, закрываю-. щий транзисторный ключ 2, а на выходе элемента, ИЛИ 14..» сигнал, открывающий ключ 3, Датчик 5 тока формирует сигнал, совпадающий по форме с нарастающим током, а датчик 8 напряжения — сигнал имитирующий спад напряжения коллек. тор — эмиттер открываемого транзистора.

Если степень насыщения транзисто- . ра 2 к моменту закрывания невелика, показания датчиков тока 5 и напряже-

5 ния 8 скомпенсированы выходной сигЭ . нал сумматора 10 не превышает порога срабатывания устройства 12. Ксли вследствие рассасывания неосновных носителей в базе закрываемого транзистора происходит затягивание спадания напряжения и возникает сквозной ток, компенсация показаний датчиков в сумматоре не обеспечивается, датчик тока вносит добавочное напряжение, превы-: шающее порог срабатывания устройства 12, на выходе которого формируется уровень «1», возбуждающий выход элемента ИЛИ 14 и закрывающий транзисторный ключ 3, вследствие чего ток в силовой цепи снижается. По окончании процесса закрывания транзистор25

45 ного ключа 2 вновь изменяются показания датчиков 3 и 8 сумматора 10, и пороговое устройство 12 отключается, Во втором такте работы задающего генератора на вход элемента ИЛИ 14 поступает сигнал «1», вследствие чеro на его выходе формируется сигнал, закрывающий транзисторный ключ 3, а

«0» с генератора через элемент ИЛИ 13 транзисторный ключ 2 начинает открывать. При.появлении сквозного тока через датчик 4 баланс сигналов датчиков тока 4 и напряжения 7 в сумматоре 9 нарушается, срабатывает пороговое устройство 11, обеспечивается через элемент ИЛИ 13 сигнал на входе транзисторного ключа 2, приостанавливающий его открывание.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение быст.родействия формирователя двуполярных импульсов за счет коррекции величины сквозного тока через. ключевые транзисторы 2 и 3 по предельно допустимой мощности ключевых тр» íçèñòîðîâ 2 и 3.

Формула изобретения

Формирователь двухнолярных импульсов, содержащий соединенные последовательно между шинами питания первый датчик тока, первый ключевой,элемант, второй ключевой элемент и второй датчик тока, общая точка первого и второго ключевых элементов является выходом устройства, блок управления, входом соединенный с выходом задающего генератора, а первым и вторым вы1 624662

Составитель В. Якимов

Редактор T. Лазоренко Техред .Л.Олийнык Корректор N. 1Пароши

Заказ 201 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при KHT СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r.Óærîðîä, ул. Гагарина,101 ходами — соответственно с входами первоro и второго ключевых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности; в каждый ключевои элемент введены датчик на5 пряжения, сумматор, пороговый элемент, при этом первым входом пороговый элемент соединен с шиной опорного напряжения, а вторым входом через сумматор — с выходам датчиков тока и напряжения, при этом блок управления выпол-. нен на двух элементах ИЛИ, первыми входами соединенных с задающим генера-. тором, а вторыми входами — соответственно с выходом первого и второго пороговых элементов °

   

Формирователь двухполярных импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве передатчика импульсных сигналов в кабельную магистраль через развязывающий трансформатор. Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет введения защиты от перегрузки по длительности входного импульса и току нагрузки . Пдставленная цель достигается тем, что в известный формирователь двухполярных импульсов введены транзисторы 3-6 и конденсаторы 14 и 15, а соотношение номиналов резисторов 10-13 выбрано таким образом, что постоянная времени заряда конденсаторов 14, 15 больше времени их разряда . Такое соотношение периодов времени заряда-разряда конденсаторов обеспечивает устойчивую работу устройства . 1 ил. с €

„„SU„, 1637005 А1

СаОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК Д1)з Н 03 К 5/01

ПРИ. ГКНТ СССР

О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й

A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1 (21) 4496805/21 (22) 18.10.88 (46) 23 ° 03.91. Бюл.№ 11 (72) О.И.Зайцев, Ф.О.Коньков и В,Р, Шварцберг (53) 621 373(088.8) (56) Заявка ФРГ № 3020221, кл; Н 03 К 17/64 1980, Патент США № 4095128, кл. Н 03 К 17/60 1978

I (54) ФОРИ4РОВАТЕЛЪ ДВУХПОЛЯРНЫХ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве передатчика импульсных сигналов в кабельную магистраль

2 через развязывающий трансформатор.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет введения защиты от перегрузки по длительности входного импульса и току нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что в известный формирователь двухполярных импульсов введены .транзисторы 3-6 и конденсаторы 14 и

15, а соотношение номиналов резисторов 10-13 выбрано таким образом, что постоянная времени заряда конденсаторов 14, 15 больше времени их разряда. Такое соотношение периодов времени заряда-разряда конденсаторов обеспечивает устойчивую работу уст,ройства. 1 ил.

1637005

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве передатчика импульсных сигналов в кабельную магистраль через развязывающий трансформатор.

Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет введения защиты от перегрузки по длительности входного импульса и току нагрузки.

На чертеже приведена принципиальная схема формирователя двухполярных импульсов.

Формирователь содержит транзисторы 1-6, обмотки 7 и. 8 Франсформатора, выходную обмотку 9 трансформатора, резисторы 10-13 конденсаторы 14 и 15.

Работа формирователя осуществляется следующим образом..

Входные импульсы поступают парами на базы транзисторов 5и б,и,инвертируясь, поступают с коллекторов транзисторов на базы транзисторов 1 и 2 так, что окончание первого импульса соответствует началу второго. К при- 25 меру, сначала поступает импульс на базу транзистора 1, а.затем — на базу транзистора 2. Импульс положительной полярности, одновременно поступая в базу транзистора 1 и через конденса- 30 тор 14 в базу транзистора 3, открывает их. От источника питания через первичную обмотку 7 трансформатора, транзисторы 1 и 3 в общую шину протекает ток и во вторичной обмотке 9 трансформатора возникает импульс напряжения, Аналогично, при поступлении импульса положительной полярности на базу транзистора 2 одновременно открываются транзисторы 2 и 4 и во вторичной обмотке 9 возникает импульс противоположной полярности.

Конденсаторы 14 и 15 временем своего заряда определяют максимальную длительность входного сигнала. 45

После окончания заряда конденсатора транзистор 3 или транзистор 4 закрывается, и ток через первичные обмотки транзистора не протекает.

В случае же превышения максимального допустимого тока (например, в случае короткого замыкания нагрузки) транзисторы Э и 4 выводятся иэ режима насыщения и переходят в активный режим, напряжение ма их коллекторах (и на эмиттерах транзисторов 1 и 2) повышается. Повышение напряжения йа . эмиттерах транзисторов 1 н 2 также выводит их из состояния насыщения и переводит в режи стабилизац и тока

Таким образом, при любкам режиме работы ток в обмотке 7 или 8 трансфо матора не может превысить Максимально допустимый ток выходных транзисторов.

Введение в цепь отрицательной обратной связи по току именно транзистора, а не другого элемента (например, резистора), позволяет получить минимальную отрицательную обратную связь в рабочем режиме (сопротивление насыщенного транзистора) с минимальными энергетическими потерями и максимальную .отрицательную обратную связь в аварийном режиме при увеличении тока (сопротивление транзистора в активном режиме)..

Соотношение номиналов резисторов

10 и 12, а также резисторов 1! и 13 выбрано таким образом, что постоянная времени заряда конденсаторов 14 и 15 больше времени их разряда. Заряд конденсаторов происходит по цепям (например, конденсатора 14): резистор 12, конденсатор 14, резистор 10 параллельно с переходом база-эмиттер транзистора 3. Разряд идет по цепи: резистор 10, конденсатор 14, переход коллектор-эмиттер транзистора 5.

Такое соотношение времен зарядаразряда конденсаторов обеспечивает устойчивую работу формирователя.

Формула изоб ретення

Формирователь двухнолярных импульсов, содержащий четыре резистора, два транзистора, трансформатор, источник питания, входные и выходные клеммы, причем коллектор первого транзистора соединен с началом первой обмотки трансформатора, конец которой соединен с первой шиной источника питания и началом второй обмотки трансформатора, конец которой соединен с коллектором второго транзистора, выходная обмотка трансформатора соединена с выходными клеммами, вторая шина источника питания соединена с общей шиной, о. т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности за счет защиты от перегрузки, в него введены четыре транзистора и два конденсатора, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором третьего. транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттера-.. ми четвертого, пятого и шестого транзисторов, общей шиной и первыми вывоСоставитель А. Коробков

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар Редактор В.Данко

Заказ 824 Тираж 468 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г.Ужгород, ул. Гагарина, 1О!

5 1637005 6

Дами первого .и втоРого РезистоРов, второй конденсатор соединена с базой соединены со BTopol o YpaHsNc dopa коллектором ответственно М третьего и чет- шестого транзистора и первы выводом вертого Ранэисторов, база тРетьего. 5 четвертого резистора, вторые выводы тРан ис»Ра чеРез пеРвый конДенсатоР третьего и четвертого Резистор в соеДинена с базой пеРвого тРанзисто- соединены с первой шиной источника ра, коллектором пятого транзистора питания базы пятого и шестого транУ и первыи выводом третьего резистора, эисторов соединены с входными клембаза четвертого транзистора через

   

Формирователь двухполярных импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в генераторах повышенной мощности, в частности при построении ключевых блоков.в усилителе мощности. Цель изобретения — повышение быстродейс вия работы двухполярного формирователя импульсов — достигается за счет введения датчиков 7 и 8 напряжения, подключенных параллельно ключевым транзисторам 2 и 3, и контроля предельно допустимой мощности на ключевых транзисторах 2 и 3 с помощью датчиков тока 4 , 5 и напряжения 5,8, сумматоров 9 и 10 и пороговых блоков 11 и 12, сигнал с которых появляется в момент превышения допустимой мощности на транзисторах 2 и 3. Выходные сигналы пороговых блоков 11 и 12 через элементы ИЛИ 13 и 14 выключают ключевые элементы 2 и 3 и ограничивают величину сквозных, токов через них. Приведена структурная схема, вариант принципиалъной схемы и описание работы формирователя двухполярных импульсов . 1 ил. 1

СаЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПЮЛИН

А1 (51)5 Н 03 К 3/26

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4289477/21 (22) 27.07. 87 (46) 30.01.91, Вюл. 1 « 4 (71) Горьковский политехническии институт (72) В.M..ÊèáàêèH, Н.И. Князева и А.Г. Левченко (53) 6?1.318(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 — 608253, кл. Н 03 К 3/26, 09.11.76.

Авторское свидетельство СССР

— 531256, кл. Н 03 К 3/26, 25.04.75. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ДВУХПОЛЯРПЫХ М1ПУЛЬСОВ

1 57 3 Изобретение относится к импульс— ной технике и может быть использовано в генераторах повышенной мощности, в частности при построении ключевых . блоков в усилителе мощности. Цель изобретения — повышение быстродейст„.ЯО„„3624662 вия работы двухполярного формирователя импульсов — достигается за счет введения датчиков 7 и 8 иапря>кения, подключенных параллельно ключевым тран-. зисторам 2 и 3, и контроля предельно допустимой мощности EIB ключевых транзисторах 2 и 3 с помощью датчиков тока 4, 5 и напряжения 5,8, сумматоров

9 и 10 и пороговых блоков 11 и 12, сигнал с которых появляется в момент превышения допустимой мощности »а транзисторах 2 и 3. Выходные сигналы пороговых блоков 11 и 12 через элементы ИЛИ 13 и 14 выключают ключевые элементы 2 и 3 и ограничивают величину сквозных токов через них. Приведена структурная схема, вариант принципиальной схемы и описание работы форьжрователя двухполярных импульсов. 1 ил.

1624662

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в генераторах повышенной мощности, в усилителях мощности, B частности при построении ключевых блоков в цифровом усилителе мощности.

Целью изобретения является повьш ение быстродействия работы двухполярного ключа и устранение неуправляемых сквозных токов при работе на переменную нагрузку.

На чертеже изображена схема форми»

poBElTåëÿ.

Устройство содержит задающий генератор 1,. два соединенных последовательно между собой транзисторных ключа 2 и 3, в силовых цепях которых установлены датчики 4 и: 5 тока, нагрузку 6, датчики 7 и 8 напряжения, подключенные параллельно ключевым элементам, сумматоры 9 и 10 сигналов датчиков, пороговые устройства 11 и .

:12, соединенные с входами элементов ИЛИ 13 и 14.

Принцип работы устройства состоит в том, что каждый иэ ключевых элементов 2 и 3 закрывается сигналом с генератора 1 независимо от показа» ний датчиков 4,5,7,8, а открывается в противоположной фазе работы генератора 1 при наличии разрешающего сигнала с соответствующего порогового устройства 11, 12, управляемого сумматором 9,10 показаний датчиков.

Поскольку транзисторные ключи 2 и

3 формируют в нагрузке сйгналы разной полярности, управление ими осуществляется также разнополярными сигналами, следовательно, для логических элементов ИЛИ 13 и 14, находящихся. в каналах управления ключами 2 и 3 сигналы «1» имеют противоположную полярность.

В. первой фазе работы генератора . 1 на выходе его вырабатывается потенциал, являющийся «1» для элемента

ИЛИ 13 и «0» для элемента ИЛИ 14, вследствие чего на выходе элемента

ИЛИ 13 появляется сигнал, закрываю-. щий транзисторный ключ 2, а на выходе элемента, ИЛИ 14..» сигнал, открывающий ключ 3, Датчик 5 тока формирует сигнал, совпадающий по форме с нарастающим током, а датчик 8 напряжения — сигнал имитирующий спад напряжения коллек. тор — эмиттер открываемого транзистора.

Если степень насыщения транзисто- . ра 2 к моменту закрывания невелика, показания датчиков тока 5 и напряже-

5 ния 8 скомпенсированы выходной сигЭ . нал сумматора 10 не превышает порога срабатывания устройства 12. Ксли вследствие рассасывания неосновных носителей в базе закрываемого транзистора происходит затягивание спадания напряжения и возникает сквозной ток, компенсация показаний датчиков в сумматоре не обеспечивается, датчик тока вносит добавочное напряжение, превы-: шающее порог срабатывания устройства 12, на выходе которого формируется уровень «1», возбуждающий выход элемента ИЛИ 14 и закрывающий транзисторный ключ 3, вследствие чего ток в силовой цепи снижается. По окончании процесса закрывания транзистор25

45 ного ключа 2 вновь изменяются показания датчиков 3 и 8 сумматора 10, и пороговое устройство 12 отключается, Во втором такте работы задающего генератора на вход элемента ИЛИ 14 поступает сигнал «1», вследствие чеro на его выходе формируется сигнал, закрывающий транзисторный ключ 3, а

«0» с генератора через элемент ИЛИ 13 транзисторный ключ 2 начинает открывать. При.появлении сквозного тока через датчик 4 баланс сигналов датчиков тока 4 и напряжения 7 в сумматоре 9 нарушается, срабатывает пороговое устройство 11, обеспечивается через элемент ИЛИ 13 сигнал на входе транзисторного ключа 2, приостанавливающий его открывание.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение быст.родействия формирователя двуполярных импульсов за счет коррекции величины сквозного тока через. ключевые транзисторы 2 и 3 по предельно допустимой мощности ключевых тр» íçèñòîðîâ 2 и 3.

Формула изобретения

Формирователь двухнолярных импульсов, содержащий соединенные последовательно между шинами питания первый датчик тока, первый ключевой,элемант, второй ключевой элемент и второй датчик тока, общая точка первого и второго ключевых элементов является выходом устройства, блок управления, входом соединенный с выходом задающего генератора, а первым и вторым вы1 624662

Составитель В. Якимов

Редактор T. Лазоренко Техред .Л.Олийнык Корректор N. 1Пароши

Заказ 201 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при KHT СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r.Óærîðîä, ул. Гагарина,101 ходами — соответственно с входами первоro и второго ключевых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности; в каждый ключевои элемент введены датчик на5 пряжения, сумматор, пороговый элемент, при этом первым входом пороговый элемент соединен с шиной опорного напряжения, а вторым входом через сумматор — с выходам датчиков тока и напряжения, при этом блок управления выпол-. нен на двух элементах ИЛИ, первыми входами соединенных с задающим генера-. тором, а вторыми входами — соответственно с выходом первого и второго пороговых элементов °

   

Формирователь двуполярных импульсов

 

О П И С А H И Е (и951674

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. спид-ву (22) 3a» е е о 11. 06.80 (21) 2937751/18-21 ю с присоединением заявки М(23) Приоритет (51)M. К.п.

Н 03 К 5/01 евв7двретмнвЫ1 квинтет

СССР ао далек извбретвккй в вткрытиЯ

Опубликовано15. 08. 82. Бюллетень М 30 (SS) удК

374(088.8) Дата опублякования описания 18.08.82

В.В. Чмиль, A.В. Левченко, М.Т (72) Авторы изобретения пенко

Всесоюзный научно-исследовател конструкторский и технологическ электровозостроения и Шахтинскй институт бытового обслуживания (71) Заявители (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ДВУПОЛЯРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова-, но в системах передачи информации.

Известно устройство формирования импульсов, состоящее иэ двух микросхем, одна иэ которых представляет собой генератор, вторая — ждущий мильтивибратор. Вход ждущего мультивибратора подключен на инверсный выход генератора, а его выход 1п через резистор соединен с базой транзисторного ключа. Прямой выход генератора через резистор соединен с выходом транзисторного ключа и входом эмиторного повторителя. Выходной сигнал снимается с выхода эмиторного повторителя. Схема питается от двуполярного источника питания -3. В и имеет три устойчивь:х со- стояния -3 8, 0 8, +3 В 1.1). 20

Недостаток известного формирователя заключается в необходимости применения двух источников питания.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является формирователь двуполярных импульсов, который содержит двухвходовый элемент ИЛИ, соединенный с информационным входом и входом для синхроимпульсов, элемент НЕ с открытым коллектором и вспомогательный резистор,: вход которого соединен с информационным входом. Выход элемента НЕ через логическую схему соединен с 3-каскадным формирователем отрицательного импульса. Выход элемента ИЛИ через второй элемент НЕ и интегральный усилитель соединен с 3-каскадным формирователем положительного импульса.

Схема формирователя разнополярных импульсов работает от двуполярного источника питания (2J.

Недостаток известного устройства состоит в том, что для его питания необходимо иметь два источника постоянного напряжения, что ограничи3 95 вает воэможности формирователя и не позволяет, в частности, использовать его в тех случаях, когда к весогабаритным показателям системы передачи информации предъявляются повышенные требования, или когда введение дополнительной шины дистанцион ного питания связано со значительными материальными затратами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет воэможности формирования серий раз° нополярных импульсов, упрощение и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем,, что известный формирователь, содержащий двухвходовый элемент ИЛИ, соединенный с информационной шиной и шиной для синхроимпульсов, элемент НЕ с открытым коллектором и вспомогательный резистор, снабжен формирующим конденсатором, нагрузочным резистором и двумя диодами, один из которых анодом подключен к источнику питания, а катодом через резистор — к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к шине синхроимпульсов, второй диод катодом соединен с выходом двухвходо» вого элемента ИЛИ, анодом — с выходом формирователя и через нагрузочный резистор -. с шиной питания, а между выходом формирователя и входом элемента НЕ включен формирующий конденсатор.

На фиг. 1 изображена блок-схема формирователя двуполярных импульсов; на фиг. 2 — временные диаграммы работы.

Формирователь двуполярных импульсов содержит двухвходовый элемент .1 ИЛИ, входы которого подключены к информационному входу 2 и входу синхроимпульсов 3. Выход 4 двухвходового элемента 1 ИЛИ подключен через диод 5 к выходу формирователя 6 и через нагрузочный резистор 7 — к источнику питания 8. К источнику питания 8 также подключен анод диода 9, который катодом через вспомогательный резистор 10 подключен к выходу 11 элемента 12 НЕ с открытым коллектором вход которого соединен с шиной синхроимпульсов 3. Между выходом элемента НЕ 12 и выходом формирователя 6 включен формирующий конденсатор 13.

Источник питания подключается к источнику 8 питания и к общей шине 14. формирователь работает следующим образом.

1674

5 !

0 !

45 0

Ф

На вход 2 формирователя поступают информационные импульсы положительной полярности циклического характера (фи г. 2) . После окончания, например, четвертого импульса на вход синхроимпульсов 3 формирователя подается сигнал окончания цикла U, который, пройдя формирователь, появляется на его выходе 6 в виде сигнала отрицательной полярности.

Процесс формирования двухполярных сигналов можно разбить на три этапа.

В интервале времени С„ -t, когда сигнал на входе 3 равен нулю, элемент 2 НЕ находится в состоянии логической «1». Информационные импульсы передаются на выход 4 двухвходового элемента 1 ИЛИ. Положительные уровни напряжения 0 запирают диод что приводит к повышению до уровня источника питания 8 напряжения на выходе 6 формирователя. Так как диод

9 подключен анодом к источнику 8 питания, формирующий конденсатор 13 не разряжается, и резисторы 7 и 10 и диод 9 не влияют на прохождение информационных импульсов на выходе 6 формирователя. Таким образом, информационные импульсы формирователь пропускает без искажений.

В паузах между информационными и мпуль сами прои сходи т заряд форми рующего конденсатора 13 до напряжения, близкого к напряжению источника 8 питания. Выход двухвходового элемента 1 ИЛИ в паузах имеет нулевой потенциал, и формирующий конденсатор

13 заряжается от источника питания 8 через диод 9, резистор 10 и диод 5.

Постоянная зарядка определяется емкостью формирующего конденсатора 13 и сопротивлением вспомогательного ре. эистора 10, которое может быть выбрано достаточно малым. Практически заряд конденсатора 13 заканчивается за 1-2 паузы между информационными импульсами. В момент времени .3( на вход 3 поступает сигнал окончания цикла U g (фиг. 2), который передается на выход 4 двухвходового элемента ИЛИ 1, вызывая эапирание диода 5, а также переводит элемент

12 НЕ в состояние логического нуля на выходе 11. В результате формирующий конденсатор 13 оказывается подключенным заряженной положительно правой обкладкой на общую шину. Так как левая обкладка конденсатора !3 заряжена до напряжения источника 8

Формула изобретения

Формирователь двуполярных импульсов, содержащий двухвходовой элемент ИЛИ, соединенный с информационной шиной и шиной синхроимпульсов, 29 элемент НЕ с открытым коллектором и вспомогательный резистор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

5 9516 питания, то в интервале времени на выходе 6 формируется сигнал отрицательной полярности с амплитудой, близкой к напряжению питания.

Таким образом, устройство позволяет преобразовывать две последовательности униполярных импульсов в последовательность двуполярных импульсов. При этом для питания данного формирователя двуполярных сигналов 10 требуется только один источник питания.

74 6 ра сши рени я функци ональ ных возможнос- тей, он снабжен формирующим конденсатором, нагрузочным резистором H двумя диодами, один из которых анодом подключен к источнику питания, а катодом через резистор — к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к шине синхроимпульсов, второй диод катодом соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ и анодом — с выходом формирователя и через нагрузочный резистор с шиной питания, а между выходом формирователя и выходом элемента HE включен формирующий конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коротынский А. Устройство с тремя состояниями равновесия. Электронная техника в автоматике„ 1972, и 9, 2. Шумилин В. Преобразователь двуполярного кода. Информационный листок 1975 °

951674

Заказ 5972/74

Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул..Проектная, 4

Составитель В. Чижиков

Редактор Л, Веселовская Техред H. Tenep Корректор Е. Рошко

    

Генераторы и формирователи импульсов

2.4 Одновибраторы

Схема простейшего одновибратора, выполненного на ТТЛ микросхеме приведена на Рис. 2.4.1. Он запускается импульсом отрицательной полярности при нажатии на кнопку SB1 и формирует импульс длительностью около 0,5 мс отрицательной полярности. На Рис. 2.4.2 приведена схема одновибратора на Dтриггере КМОП микросхемы. Он запускается или коротким им пульсом по входу S, или положительным перепадом по входу С. Уровень 1 появляющийся при этом на прямом вы ходе триггера (выход 1) начинает заряжать конденсатор С1 через резистор R1. Когда напряжение на конденсаторе достигает порогового значения для входа R, триггер переключается в исходное состояние Диод VD1 ускоряет разрядку конденсатора и возвращение устройства в исходное состояние (во многих случаях он может быть исключен) Длительность импульса одновибратора определяют по той же формуле, что и для дифференцирующей цепи фильтра. Так например при С=100мкф и R=1М, длительность импульса будет около 80С, при С=100мкф и R=390К — 40С, при С=10мкф и R=560К — 5С, при С=0,68мкф и R=2,7М — 1.5С. Для частоты 2кГц можно выбрать  С=,015мкф и R=11К, для частоты 450Гц — С=0,022 и R=11К, для частоты 2Гц подойдет С=0,15мкф и R=1М.

Одновибратор, выполненный по схеме, приведенной на Рис. 2.4.3, работает следующим образом: в исходном состоянии устройства на выходе счетчика DD2 присутствует напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора, собранного на элементах ИЛИ-НЕ (DD1.1. DD1.2) микросхемы DD1. При импульсе высокого уровня на входе счетчик DD2 обнуляется – на его выходе появляется напряжение низкого уровня, разрешающее работу генератора. После того, как счетчик отсчитает 2¹³ импульсов, на его выходе появится напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора. Таким образом, по фронту импульса на входе запуска на выходе устройства формируется импульс низкого уровня длительностью в 2¹³ импульсов задающего генератора. При этом на выходе 2¹² (вывод 2) счетчика формируется импульс высокого уровня вдвое меньшей длительности, заканчивающийся одновременно с основным низкого уровня, на выходе 2¹¹ (вывод 2)–два импульса и т.д. Рис. 2.4.4Поскольку формирование выходного импульса всегда начинается из одного и того же состояния задающего генератора, то исключается случайная погрешность длительности импульса, связанная с неопределенностью фазы генератора.

Аналогичный одновибратор можно собрать на одной микросхеме К176ИЕ5, К176ИЕ12или К176ИЕ18. Вариант одновибратора на собранного микросхеме К176ИЕ5 (Рис. 2.4.6) работает так же, как описанный выше, но его генератор собран на инверторах, предназначенных для кварцевого генератора микросхемы. Для запрета его работы напряжение высокого уровня с выхода 15 (вывод 5) микросхемы подается на вход цепи инверторов генератора через диод VD 1. При подаче с выхода 15 на вход запуска импульса низкого уровня диод VD1 закрывается и не мешает нормальной работе генератора.

Частота импульсов в схемах на Рис. 2.4.6, Рис. 2.4.5, при сопротивлении резистора R2 более 20К, обратно пропорциональна произведению R1C1, при этом коэффициент пропорциональности зависит от образца микросхемы. Типичное значение частоты можно определить по формуле f=2/C1, где f-в мегагерцах, C1-в пикофарадах.

Длительность импульса, формируемого таким одновибратором, соответствует 2¹⁵ периода задающего генератора и, как и в описанном выше устройстве, на предпоследнем выходе 14 (вывод 4) счетчика формируется импульс высокого уровня вдвое меньшей длительности, а на выходе 9 (вывод 1) – пачка из 32 импульсов.

Следует отметить, что при построении одновибратора на микросхеме К176ИЕ5 случайная погрешность длительности формируемого импульса составляла бы 1/32 от его длительности, так как на младшие девять разрядов счетчика импульс обнуления не поступает. В этом же варианте одновибратора в момент окончания формирования импульса все триггеры, кроме последнего, устанавливаются в нулевое состояние, поэтому формирование очередного импульса начинается из нулевого состояния всех триггеров счетчика.

Схема варианта одновибратора на микросхеме К176ИЕ12, или аналогичной ей К176ИЕ18, приведена на Рис. 2.4.5. Длительность формируемого импульса составляет 39х32768 = 1 277 952 периода импульсов генератора, поскольку сигнал высокого уровня на выходе М (вывод 10) появляется спустя 39 с после обнуления счетчика.

При необходимости кварцевой стабилизации длительности формируемых импульсов одновибратор следует строить по схеме на Рис. 2.4.7 (включать кварцевый генератор так же, как RC-генератор, нельзя). К сожалению, для одновибратора такого варианта характерна случайная погрешность длительности импульса, соответствующая периоду кварцевого генератора. В случае использования в таком одновибраторе микросхемы К176ИЕ5, К176ИЕ12 или К176ИЕ18 сигнал с выхода элемента DD1.2 следует подавать на ее вход Z.

Описанным здесь одновибраторам, присущ недостаток: при включении питания они формируют на выходе импульс неопределенной длительности, однако не превышающий длительности импульса, на который он рассчитан. Если же длительность запускающего импульса не превышает половины периода задающего генератора, то пусковая дифференцирующая цепь не нужна.

Одновибраторам присуще также свойство перезапуска, аналогичное микросхемным одновибраторам К155АГЗ, К555АГЗ, КР1561АГ1: если во время формирования выходного импульса появляется очередной запускающий, отсчет длительности формируемого импульса начнется заново от последнего запускающего.

При отсутствии специализированных микросхем К155АГ1, К155АГЗ одновибратор можно собрать на основе триггера микросхемы К155ТМ2. Здесь по фронту входного сигнала, формируется короткий положительный импульс, как только напряжение на входе R триггера снизится до уровня лог. нуля, формирование импульса прекратится и триггер переключится в нулевое состояние ожидая прихода следующего импульса.

Микросхема КР1561АГ1 содержит два одновибратора. Каждый из них имеет входы для запуска A и B, сброса R, выводы C и RC для подключения времязадающих цепей, прямой и инверсный выходы.

Обязательное условие запуска – присутствие уровня 1 на входе R. Запуск происходит по фронту положительного импульса на входе A при уровне 1 на входе B или по фронту отрицательного импульса на входе В при уровне 0 на входе А. Следовательно, входыA и B служат прямым и инверсным входами запуска, включенными по ИЛИ, в отличие от входов запуска, собранных по И, одновибраторов в микросхемах К155АГЗ и К555АГЗ. Подача уровня 0 на вход R запрещает запуск одновибратора и прекращает формирование импульса, если запуск уже произошел.

Рекомендуемое сопротивление времязадающего резистора – не менее 1 кОм. Его максимальное сопротивление ограничено лишь током утечки времязадающего конденсатора и монтажа и достигает десятков мегаом. Емкость времязадающих конденсаторов не ограничена. Длительность формируемого импульса можно рассчитать по формуле Tи= (0,3…0,5)RC. При этом удобно пользоваться разномерностями МОм, мкФ, с или кОм, мкФ, мс, или кОм, нф, мкс. При емкости конденсатора менее 10 нФ реальная длительность импульса получается большей, чем при расчете.

Одновибраторы микросхемы КР1561АГ1 обладают способностью повторного запуска. Если его условия повторно выполнятся во время формирования выходного импульса, длительность последнего увеличится на интервал времени между запускающими импульсами. Повторный запуск можно исключить, соединив вход B с инверсным выходом одновибратора, запуская его фронтом положительного импульса на входе A, или вход A с прямым выходом, запуская фронтом отрицательного импульса на входе B.

На двух одновибраторах микросхемы КР1561АГ1 можно собрать автогенератор, дновибраторDD1.1 определяет длительность положительных импульсов на выходе 1, а DD 1.2 – длительность пауз между ними и, наоборот, по отношению к выходу 2.

При использовании микросхем КР1561АГ1 следует помнить, что они весьма легко запускаются от помех как по цепи питания, так и по входным цепям. Для исключения ложных запусков необходимо в непосредственной близости от микросхем устанавливать по цепи питания блокировочные керамические конденсаторы емкостью не менее 0,015 мкФ, а проводники входных и времязадающих цепей делать минимальной длины. Выводы 1 и 15 соединены с общим проводом (выводом 8) внутри корпуса микросхемы, поэтому вне корпуса их и времязадающий конденсатор подключать к общему проводу не рекомендуется.  
 

2.5 Генераторы на логических ИМС 

На Рис. 2.5.1 изображена схема генератора, формирующего пачки импульсов с частотой повторения около 1 Гц и заполнения около 100 Гц, длительность пачек 0,5 с. Генератор включают подачей уровня 1 на его вход. Первый формируемый импульс возникает сразу после поступления разрешающего сигнала. Частоту импульсов здесь можно определить по формуле f=1/2RC. Если требуется регулировка скважности импульсов то следует разделить зарядно-разрядные цепи конденсаторов, подобно тому как это сделано в схеме на Рис. 2.3.2

На Рис. 2.5.2 изображена схема аналогичного генератора, выполненного на ТТЛ микросхеме. Частота заполнения здесь около 1000 Гц, длительность пачек 0,2 с. Генератор включают подачей уровня 1 на его вход. Первый формируемый импульс возникает сразу после поступления разрешающего сигнала.

Схемы простых кварцевых генераторов выполненных на ТТЛ и КМОП микросхемах приведены на Рис. 2.5.4 и Рис.2.5.3 соответственно. Они вполне подходят для большинства практических устройств, однако им все же свойственны некоторые недостатки. Во-первых, генераторы возбуждаются на частоте, значение которой ниже значения частоты кварцевого резонатора, что вынуждает включать последовательно с кварцем подстроечный конденсатор. Во-вторых, их температурно-частотная характеристика (ТЧХ) отличается от ТЧХ кварцевого резонатора, т е. Искажается. В-третьих, частота генераторов очень зависит от напряжения питания, кроме того, в генераторе по схеме на Рис. 2.5.3 в ряде случаев рассеиваемая мощность на кварцевом резонаторе может превышать предельно допустимое значение.

Генератор, схема которого приведена на Рис. 2.5.5, свободен от перечисленных недостатков и имеет улучшенные технические характеристики. Его рабочая частота отличается от частоты кварцевого резонатора не более чем в 3 • 10^-7 раза (у генератора, собранного по схеме Рис. 2.5.3, – в 10 • 10^-6). При изменении напряжения питания относительно номинального на ±:10 % изменение частоты не превышает 1 • 10^-6(в первом варианте 10 • 10^-6). На кварцевом резонаторе рассеивается мощность – не более 1 мВт (в первом варианте – не менее 4 мВт). Частоту генерируемого сигнала можно регулировать в пределах 10 • 10^-6 относительно частоты кварца. ТЧХ генератора идентична ТЧХ кварцевого резонатора. Для повышения температурной стабильности генератора, его можно поместить в термостат. Температура термостатирования резонатора и микросхемы – (70±1) °С

Технические характеристики кварцевого генератора удалось улучшить включением дополнительного резистора параллельно инвертору DD1.3. Как показано на Рис. 2.5.5, в точке А генератора действует импульсное напряжение непрямоугольной формы. Это по видимому связано с тем что, что у кварцевых резонаторов на частоте 2…30 МГц динамическое сопротивление кварца составляет единицы-десятки ом. Поэтому это малое сопротивление оказывает влияние на формирование вершины импульса напряжения в точке А, (см. рисунок), форма которой, в свою очередь, влияет на частоту возбуждения генератора.

Инвертор DD1 3 (рис 2) с параллельно включенным резистором R4 предназначен для формирования в точке А импульсов напряжения, близких по форме к прямоугольным, и уменьшения тока через кварцевый резонатор. Так как резистор R2 уменьшает коэффициент запаса по возбуждению, то для того, чтобы компенсировать это уменьшение, применена местная положительная обратная связь через резистор R3.

Конденсатор С1 нужен для устойчивого возбуждения генератора на частоте последовательного резонанса кварца. Кроме того, он устраняет «дрожание» фронта и спада импульсов.

Резисторы R1, R4 в генераторе – С2-29-0.1 25, R2 – СП5-16ВА-0,25, R3 – МТЕ-0,125 Конденсатор С1 – КТ-1-М47. Резонатор кварцевый К1-4ИЕ-7800 кГц.

2.6 Формирователи на таймере ВИ1

Реле времени на таймере ВИ1, можно собрать по схеме приведенной на Рис. 2.6.1. Выдержка времени начинается после нажатия на кнопку SB1. При этом на выводе 3 таймера появляется напряжение, и реле К1 срабатывает, управляя необходимыми устройствами. Выдержка определяется емкостью подключенного переключателем SA1 конденсатора С2–CN, сопротивлением резистора R3 и положением движка переменного резистора R4. Если вместо резистора R3 включить фоторезистор, время выдержки будет автоматически изменяться в обратной зависимости от интенсивности падающего на него светового потока. Прервать выдержку времени можно нажатием на кнопку SB2.

Принципиальная схема мультивибратора на таймере показана на Рис. 2.6.2. Режим самовозбуждения создается благодаря соединению входа таймера (вывод 2) с времязадающей цепью. Стадия зарядки конденсатора С1 протекает так же, как и в одновибраторе, только зарядный ток течет через резисторы R1 и R2. При этом выходное напряжение имеет уровень 1. Разряжается конденсатор через резистор R2 и транзистор VT1 таймера, поэтому время разрядки соизмеримо с временем зарядки. Когда напряжение на конденсаторе уменьшается до одной трети напряжения питания, срабатывает компаратор DA2 таймера, переключая триггер DD1, и начинается новый цикл работы. Время зарядки конденсатора t₁=0,7 (R1+R2)C1, разрядки – t₂=0,7 R2C1, период повторения импульсов T=t₁₊t₂₌0,7 (R1+2R2)C1. Очевидно, что стадия зарядки конденсатора длится дольше стадии разряди, поэтому скважность импульсов мультивибратора меньше 2. Если необходимо, чтобы выходной сигнал имел форму меандра (t₁=t₂), параллельно резистору R2, нужно включить диод VD1 (показан на схеме штриховой линией) и сопротивления резисторов R1 и R2 сделать одинаковыми. В этом случае постоянные времени заряди и разрядки также станут одинаковыми, а период повторения импульсов будет определяться формулой Т=1,4R1C1.

2.7 Модуляторы сигналов

Описываемые модуляторы могут быть использованы для преобразования медленно меняющегося сигнала в импульсы более высокой частоты, пропорциональные по амплитуде. Такие устройства используют, например, для записи на магнитную ленту различных биопотенциалов. Схема простого амплитудного модулятора (АМ) приведена на Рис. 2.7.1. В этом устройстве входной сигнал положительной полярности модулируется импульсами поданными на базу биполярного транзистора VT1.

Устройство на полевом транзисторе (Рис. 2.7.2), предназначено для АМ двуполярного сигнала. Известно, что при относительно малом напряжении между истоком и стоком, открытый канал полевого транзистора вдет себя практически как линейный резистивный элемент, сопротивление которого зависит от напряжения приложенного к затвору. Это позволяет использовать его в определенном интервале входных напряжений в качестве модулирующего элемента. При конструировании многоканальных модуляторов удобно использовать микросхему К561КТ3 содержащую четыре полевых ключа.

 

Смотрите также:
Генераторы и формирователи на микросхемах КМОП 1, 2, 3, 4

,

Подавление дребезга контактов на микросхемах КМОП,
Управляемый одновибратор, Программируемый генератор,
Генераторы на таймере КР1006ВИ1, Синхронный умножитель частоты.

На главную страницу

Ждущий мультивибратор, одновибратор, формирователь импульсов

Схемы формирователей импульсов на цифровых КМОП микросхемах, онлайн
расчёт времязадающих цепей и длительности выходных импульсов.

— Почему ждущий?
— Почему, почему? Потому что не спит ни днём, ни ночью — он на дежурстве, он ждёт!
  И ожидает он не трамвая на остановке, а внешнего сигнала запуска для формирования одиночного  выходного импульса фиксированной длительности, после чего возвращается в первоначальное   состояние самопроизвольно, без каких-либо воздействий и утомительных уговоров.
— А почему одновибратор?
— Ну, так как, почему? Выдержан, характер нордический, в генерацию, подобно мультивибратору, не   впадает, имеет одно устойчивое состояние… Говорили ж Вам — он на дежурстве, он ждёт!
— «Говорили ж бабы Вам, пиво с водкой, не для дам!». Второе-то состояние – неустойчивое!
— А тут уж, мил-человек, ничего не попишешь, в конце концов, он — одновибратор. У каждого свои   недостатки…

Итак, определимся. Одновибраторы (они же, ждущие мультивибраторы) — это устройства, выполняющие функцию формирования импульсов определённой длительности, задаваемую внешними времязадающими резисторами и конденсаторами.

В зависимости от поставленной задачи и используемой схемотехники, одновибратор может выполнять функцию как укорачивающую, так и удлиняющую (расширяющую) по отношению к длительности поступающего на вход сигнала.

С укорачивающими формирователями, по большому счёту, всё понятно. После появления на входе управляющего сигнала — на выходе выскакивает укороченный импульс заданной длительности, передний фронт которого совпадает с началом (либо с концом) входного.

В расширяющих одновибраторах длительность входного импульса должна быть короче длительности формируемого импульса, и тут возникают варианты:

1. Ждущий мультивибратор не реагирует на входной сигнал до окончания своего выходного импульса — такое устройство называется одновибратором без перезапуска.

2. Ждущий мультивибратор запускается с каждым новым входным импульсом, независимо от того, возвратился ли он в первоначальное состояние после предыдущего срабатывания — такое устройство называется одновибратором с перезапуском. Если период следования входных импульсов меньше длительности, определяемой времязадающими цепями одновибратора, выходной импульс с перезапуском не прерывается.

Ну, а если период входных запускающих импульсов больше времени выдержки одновибратора, то оба типа одновибраторов работают одинаково.

Без баяна хрен разберёшься… Согласен, поэтому приведу поясняющие картинки.

Рис.1

Т — формируемая одновибраторами длительность, задаваемая внешними RC цепями.

В природе существует ряд разновидностей интегральных микросхем и таймеров, спроектированных специально для работы в качестве ждущих мультивибраторов и формирователей импульсов заданной длительности. Давайте забудем про них, а посвятим себя простым формирователям на логических КМОП элементах, которые, как правило, без труда отыскиваются в закромах радиолюбительского хозяйства.

Начнём с начала.    УКОРАЧИВАЮЩИЕ ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ.

Рис.2    Формирователь импульсов, построенный на основе логического элемента «Исключающее ИЛИ» и интегрирующей RC-цепи.
Начало выходного импульса соответствует переднему фронту входного сигнала.

Рис.3    Всё то же самое, что и в предыдущей схеме, за той лишь разницей, что:
начало выходного импульса соответствует заднему фронту входного сигнала.

Рис.4    Ещё более простая вариация предыдущих схем, формирует сразу два импульса:
первый — по переднему фронту входного сигнала, второй — по заднему.

Рис.5    Формирователь, выполненный на простых инверторах, выполняющих логическую функцию НЕ, и дифференцирующих RC-цепей.
Имеет два выхода и, соответственно, формирует 2 импульса по переднему и заднему фронту входного сигнала, с возможностью раздельной регулировки их длительностей.

Рис.6    Наиболее часто используемая схема укорачивающего формирователя импульсов, построенная на основе логического элемента «2И-HЕ» и интегрирующей RC-цепи.
Формирует импульс по переднему фронту входного сигнала.

Рис.7    Ещё одна не менее часто используемая схема, на базе логического элемента «2ИЛИ-HЕ» и интегрирующей RC-цепи.
Формирует импульс по заднему фронту входного сигнала.

С укорачивающими устройствами давайте закончим и перейдём к примерам, когда из коротких входных импульсов требуется получить более широкие — выходные, заданной длительности.

РАСШИРЯЮЩИЕ ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ.

По большому счёту, многие из расширяющих одновибраторов не чувствительны к длительности входного импульса и нормально могут трудиться и в качестве укорачивающих. Мы, естественно, об этом никому не скажем, но украдкой будем иметь в виду.

Рис.8   

Рис.9   

Рис.10   

Рис.11   

Схемы, приведённые на Рис.8-11 и построенные на основе логических элементов «2И-HЕ», либо «2ИЛИ-HЕ», не чувствительны к длительности входного импульса и наиболее широко применяются в радиоаппаратуре.
Данные ждущие мультивибраторы срабатывают по переднему фронту входного сигнала и не реагируют последующие его изменения до окончания своего выходного импульса, т.е. являются одновибраторами без перезапуска.

Рис.12   

Рис.13   

При необходимости получить одовибраторы, обладающие свойствами перезапуска, следует обратить внимание на схемы, приведённые на Рис.12-13.
Данные ждущие мультивибраторы срабатывают по заднему фронту входного сигнала.

Рис.14   

Выполнение одновибраторов на D-триггере, Рис.14, даёт возможность иметь два раздельных входа запуска (по переднему фронту импульса), а также сразу получать на выходах прямой импульс и импульс с инверсией.
Длительность подаваемых на вход S запускающих импульсов должна быть меньше формируемого (режим, когда на входах S и R одновременно присутствует лог. «1», является запрещённым). На входе С длительность запускающего импульса может быть любой. В случае отсутствия потребности в двух раздельных входах запуска, S-вход триггера следует посадить на землю.
Данный ждущий мультивибратор является одновибратором без перезапуска.

Рис.15   

Если требуется иметь перезапуск одновибратора, построенного на триггере, следует обратить внимание на схему, приведённую на Рис. 15.

ОБЩЕЕ ДЛЯ ВСЕХ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ.

Чтобы выходное сопротивление микросхем не оказывало влияние на точность расчета длительности выходного импульса, резистор R1 должен быть номиналом не менее 10… 20 кОм.
Чтобы пренебречь при расчётах ёмкостями монтажа и собственными ёмкостями ИМС, номинал конденсатора С1 выбирается значением — не менее 200-600 пФ.

Если перед разработчиком стоит задача получения высокой температурной стабильности длительности выходного импульса — номинал R1 должен быть выбран

Длительность выходного импульса ждущего мультивибратора зависит как от скорости заряда (разряда) времязадающей цепи R1С1, так и от порога срабатывания логического элемента. Если заложиться 10-15% погрешностью в расчёте этого временного интервала, то можно принять Unop, равным половине напряжения питания микросхемы. В этом случае длительность формируемого импульса составит величину tи=0,69RC.

Ну и по традиции приведу незамысловатую таблицу.

РАСЧЁТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ВЫХОДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ОДНОВИБРАТОРОВ НА ЛОГИЧЕСКИХ ИМС

 

6. Формирователи импульсов по фронту сигнала

Формирователи импульсов по фронту сигнала

При разработке цифровых устройств нередко требуется формировать импульсы, привязанные к входному сигналу. Если не предъявляются высокие требования к стабильности и длительности формируемого импульса, могут применяться схемы на основе дифференцирующих (рис. 1.49) или интегрирующих (рис. 1.50 и 1.51) RC-цепей. В этом случае для расчета длительности импульса используются те же соотношения, что и для одновибраторов.

Рис. 1.49. Формирователь импульсов на дифференцирующих цепях

На рис. 1.52 показана схема формирователя, в которой в зависимости от длительности запускающего импульса формируемый выходной импульс будет иметь фиксированную или укороченную длительность. Схема, приведенная на рис. 1.53, генерирует импульсы по переднему и заднему фронту входного сигнала. Причем выходные импульсы имеют всегда полную длительность, независимо от момента снятия сигнала запуска. Здесь допускается раздельная регулировка. Длительности и периода следования импульсов.

Схема, рис. 1.54, может использоваться для повторения входного сигнала с помехами по фронтам (от удаленного источника). Она позволяет улучшить форму импульсных сигналов со «звоном» (колебаниями по фронтам импульсов),

Рис. 1.50. Формирователи импульсов на основе интегрирующих цепей

Рис. 1.51. Формирователь импульса по фронту сигнала

Рис. 1 52. Формироватеть пмпульса

Рис. 1.53. Формирователь импульсов по переднему и заднему
фронту входного сигнала

Pис 1.54. Повторитель входных импульсов с защитой от помех

что бывает при передаче сигнала по длинной, плохо согласованной линии или радиоканалу. Постоянная времени цепи R1-C1 зависит от периода следования входных импульсов и выбирается такой, чтобы к приходу спада входного импульса напряжение на конденсаторе С1 было близко к напряжению питания
Тогда первый же перепад входного импульса установит триггер D2.1 снова в единичное состояние.

Рис. 1.55. Формирователь импульсов с синхронизацией тактовой частотой

Большую помехоустойчивость и стабильность в работе обеспечивают схемы формирователей импульсов без использования RC-цепей, рис. 1.55…1.57. В этом случае выходные сигналы получаются синхронными с внутренней тактовой частотой. Процесс синхронизации сводится к сдвигу фронта импульса входной
информации до совпадения его с фронтом ближайшего тактового импульса. При этом длительность преобразованных таким образом информационных импульсов будет также определяться длительностью импульса синхрочастоты.

Рис. 1.56. Формирование двух импульсов

Рис. 1.57. Формирователь импульсов

Длительность формируемых схемой, рис. 1.55а, импульсов будет равна периоду тактовой частоты (T=1/fт), и ее легко можно изменить, меняя частоту на входе 2. Используя счетчики и комбинационную логику, можно получить выходной сигнал практически любой длительности.

Схема на рис. 1.56 обеспечивает на выходе формирование двух импульсов, привязанных к фронтам входного сигнала.

Схема, показанная на рис. 1.57, в зависимости от длительности информационного импульса на выходе дает синхронизированные с тактовой частотой одиночный импульс или же серию импульсов.

Цифровые схемы применяют также при передаче (обмене) не синхронизированных сигналов между устройствами. Каждый источник, как правило, имеет свой тактовый генератор и непосредственное использование этих сигналов может привести к сбоям из-за случайного разброса фаз тактовых импульсов. В этом случае становится обязательным привязка в приемном устройстве всех внешних управляющих сигналов к собственной тактовой частоте.