генератор импульсов

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого через интегрирующую RC-цепь соединен со входом первого инвертора, выполненного в виде триггера Шмитта с инверсией входного сигнала, выход которого через второй инвертор соединен с одним входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дроссель, выполненный на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, второй вывод которого соединен с одним из выводов резистора, и шину питания, отличающийся тем, что введены элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый инверторы с открытым стоком, входы которых соединены соответственно со входом и выходом второго инвертора, выход третьего инвертора соединен с первым выводом дросселя и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом четвертого инвертора и вновь введенным третьим выводом дросселя, а выход - с другим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вывод резистора подключен к шине питания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления.

Известен генератор импульсов (см. а.с. СССР №450322 от 02.12.72, МКИ: Н 03 К 3/30, “Двухтактный генератор импульсов”, автор B.C.Моин, опубл. 15.11.74. Бюл. №42), содержащий транзисторы, база-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами, и выходной трансформатор, имеющий обмотку обратной связи с отводом, зашунтиро- ванную резистивно-емкостной цепочкой. База одного транзистора соединена с общей точкой соединения резистора и конденсатора резистивно-емкостной цепочки, а база другого транзистора - с отводом обмотки обратной связи через вновь введенный резистор.

Недостатком генератора импульсов является большое собственное потребление вследствие большого тока коллектора открытого транзистора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является генератор импульсов (см. патент РФ №2129331 от 23.09.97, МКИ: Н 03 К 3/30, “Генератор импульсов”, авторов Е.И.Рыжакова и Г.И.Шишкина, опубл. 20.04.99. Бюл. №11), содержащий два инвертора, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два транзистора разного типа проводимости, три резистора, дроссель и интегрирующую RC-цепь. Выход первого инвертора соединен с первым выводом дросселя, эмиттерами транзисторов и входом второго инвертора, выход которого через первый резистор соединен с вторым выводом дросселя и с базами транзисторов. Первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с коллектором первого транзистора и через второй резистор - с шиной питания, второй вход - с коллектором второго транзистора и через третий резистор - с общей шиной, а выход - с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора. Выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через интегрирующую RC-цепь соединен с входом первого инвертора.

Недостатком данного генератора импульсов являются сложность схемной реализации, связанная с большим количеством элементов.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание генератора импульсов, обладающего простой схемной реализацией.

Технический результат, заключающийся в упрощении генератора, достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого через интегрирующую RC-цепь соединен со входом первого инвертора, выполненного в виде триггера Шмитта с инверсией входного сигнала, выход которого через второй инвертор соединен с одним входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дроссель, выполненный на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, второй вывод которого соединен с одним из выводов резистора, и шину питания, введены элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый инверторы с открытым стоком, входы которых соединены соответственно со входом и выходом второго инвертора, выход третьего инвертора соединен с первым выводом дросселя и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом четвертого инвертора и вновь введенным третьим выводом дросселя, а выход - с другим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вывод резистора подключен к шине питания.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить схему генератора за счет уменьшения количества элементов, входящих в схему.

На чертеже приведена принципиальная схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, первый инвертор 2, выполненный в виде триггера Шмитта с инверсией входного сигнала, второй инвертор 3, третий 4 и четвертый 5 инверторы с открытым стоком, элемент ИЛИ-НЕ 6, интегрирующую RC-цепь 7, дроссель 8, выполненный на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, резистор 9 и шину 10 питания.

Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 через интегрирующую RC-цепь 7 соединен с входом инвертора 2, выход которого подключен к входам инверторов 3 и 4. Выход инвертора 3 соединен с входом инвертора 5 и одним из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 6. Первый вход элемента ИЛИ-НЕ 6 подключен к выходу инвертора 4 и первому выводу дросселя 8, второй вход - к третьему выводу дросселя 8 и выходу инвертора 5. Третий вывод дросселя 8 через резистор 9 соединен с шиной 10 питания.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При включении питания за счет разряженного конденсатора интегрирующей RC-цепи 7 на выходе инвертора 2 устанавливается уровень логической "1". На выходах инверторов 3 и 4 устанавливается уровень логического "0", а инвертор 5 устанавливается в высокоимпедансное состояние на выходе. Через обмотку дросселя 8 начинает протекать ток, перемагничивающий сердечник дросселя 8 по цепи: "шина 10 питания, резистор 9, обмотка дросселя 8, выход инвертора 4". На первый и второй входы элемента ИЛИ-НЕ 6 поступают соответственно уровни логического "0" и логической "1", а на его выходе устанавливается уровень логического "0". Так как на оба входа элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 поступают уровни логического "0" с выходов инвертора 3 и элемента ИЛИ-НЕ 6, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливается уровень логического "0", подтверждающий разряженное состояние конденсатора интегрирующей RC-цепи 7, и, следовательно, исходное состояние генератора импульсов.

После перемагничивания сердечника дросселя 8 падение напряжения на нем уменьшается, и на обоих входах элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического "0", а на его выходе - уровень логической "1", который поступит на один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливается уровень логической "1", и конденсатор интегрирующей RC-цепи 7 заряжается до порога срабатывания инвертора 2. Инвертор 2 переключается в состояние логического "0", а инвертор 3 - в состояние логической "1". На выходе инвертора 5 устанавливается уровень логического "0", а инвертор 4 устанавливается в высокоимпедансное состояние на выходе. Дроссель 8 начинает перемагничиваться током резистора 9 по цепи: "шина 10 питания, резистор 9, обмотка дросселя 8, выход инвертора 5". Одновременно на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического "0", подтверждающий уровень логической "1" на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. Так как постоянная времени интегрирующей RC-цепи 7 выбирается много меньше постоянной времени перемагничивания сердечника дросселя 8, то конденсатор интегрирующей RC-цепи 7 зарядится до уровня логической "1" задолго до окончания процесса перемагничивания дросселя 8. По окончании процесса перемагничивания сердечника дросселя 8 падение напряжения на нем уменьшается и на обоих входах элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического "0", а на его выходе - уровень логической "1". На обоих входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливаются уровни логической "1", а на его выходе - уровень логического "0", обеспечивающий быстрый разряд конденсатора интегрирующей RC-цепи 7. Далее процесс формирования импульсов повторяется.

При построении генератора импульсов используется четыре инвертора, один элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один элемент ИЛИ-НЕ, один конденсатор, два резистора, один дроссель. Всего - десять элементов.

В прототипе используется два инвертора, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два транзистора, один дроссель, четыре резистора, один конденсатор. Всего - двенадцать элементов.

Следовательно, по количеству используемых элементов схема предлагаемого генератора упрощена в 1,2 раза.

Одновременно заявляемый генератор обладает более высокой температурной стабильностью частоты генерации выходных импульсов по сравнению с прототипом, в котором напряжение перемагничивания дросселя, а следовательно, частота генерации прямо пропорциональны напряжению перехода база-эмиттер транзистора, которое, в свою очередь, практически линейно зависит от температуры.

Изготовлен лабораторный макет генератора. Испытания макета подтвердили работоспособность заявленного устройства и его практическую ценность.