генератор импульсов

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий два логических элемента, выход первого из которых соединен с первым входом второго логического элемента, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента, магнитный элемент и резистор, первый вывод которого соединен с шиной питания, отличающийся тем, что дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой логические элементы, первый и второй инверторы с открытым стоковым выходом, входы которых соединены с выходами пятого и шестого логических элементов соответственно, и с вторыми входами шестого и пятого логических элементов соответственно, первые входы которых соединены с выходами четвертого и третьего логических элементов соответственно, первые входы которых соединены с выходами второго и первого логических элементов соответственно, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго инверторов с открытым стоковым выходом, и с выводами магнитного элемента, средняя точка которого подключена ко второму выводу резистора, вторые входы третьего и четвертого логических элементов соединены с вторыми входами первого и второго логических элементов соответственно, при этом логические элементы выполнены в виде элементов 2ИЛИ-НЕ, а магнитный элемент - в виде повышающего автотрансформатора.

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, с выходным трансформатором, имеющим обмотку обратной связи с отводом, зашунтированную 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 введенный резистор.

Недостатком генератора импульсов являются большое собственное потребление и большой ток коллектора открытого транзистора.

Наиболее близким к заявляемому объекту является генератор импульсов (см. книгу: Уитсон Дж. 500 практических схем на ИС. Пер. с англ. - М.: Мир, 1992, с.152, рис.3.11), взятый в качестве прототипа, содержащий магнитный элемент в виде трансформатора со входной и выходной обмотками и два инвертора на комплементарных МОП-транзисторах, вход каждого из инверторов соединен с выходом другого, между выходами инверторов включена входная обмотка трансформатора, цепи питания инверторов через резистор подключены к шине питания.

Моменты переключения данного генератора импульсов определяются насыщением сердечника трансформатора, когда резко увеличивается ток потребления, протекающий через входную обмотку трансформатора и открытые транзисторы инверторов, и происходит подсадка напряжения питания инверторов за счет падения напряжения на резисторе. Подсадка напряжения питания вызывает формирование помех на цепях питания и на выходах инверторов, что затрудняет подключение нагрузки и вызывает необходимость организации выходной обмотки для формирования импульсов необходимой амплитуды и уменьшения числа витков входной обмотки. В составе трансформатора целесообразно использовать сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса (называемый далее в тексте сердечник с ППГ), позволяющий повысить стабильность частоты при изменении тока нагрузки и уменьшить потери мощности на переключение в транзисторах (см. книгу: Электропитание устройств связи: Учебник для ВУЗов/ Под ред. В.Е. Китаева. - М.: Радио и связь, 1988, с.142).

Недостатком данного генератора импульсов являются высокая частота формируемых импульсов из-за малой индуктивности входной обмотки трансформатора, определяемой числом ее витков, и большой величины напряжения на входной обмотке, равной напряжению питания, а также большое потребление.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание генератора импульсов, обладающего низкой частотой выходных импульсов, без увеличения размеров сердечника и с пониженным потреблением.

Технический результат достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем два логических элемента, выход первого из которых соединен с первым входом второго логического элемента, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента, магнитный элемент и резистор, первый вывод которого соединен с шиной питания, новым является то, что дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой логические элементы, первый и второй инверторы с открытым стоковым выходом, входы которых соединены с выходами пятого и шестого логических элементов соответственно и с вторыми входами шестого и пятого логических элементов соответственно, первые входы которых соединены с выходами четвертого и третьего логических элементов соответственно, первые входы которых соединены с выходами второго и первого логических элементов соответственно, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго инверторов с открытым стоковым выходом и с выводами магнитного элемента, средняя точка которого подключена ко второму выводу резистора, вторые входы третьего и четвертого логических элементов соединены с вторыми входами первого и второго логических элементов соответственно, при этом логические элементы выполнены в виде элементов 2ИЛИ-НЕ, а магнитный элемент - в виде повышающего автотрансформатора.

Указанная совокупность признаков позволяет снизить частоту выходных импульсов и потребление генератора импульсов.

На чертеже приведена принципиальная схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит шесть логических элементов 2ИЛИ-НЕ 1, 2, 3, 4, 5, 6, инверторы с открытым стоковым выходом 7, 8, шину питания 9, резистор 10 и повышающий автотрансформатор 11.

Выходы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 1 и 2 соединены с первыми входами логических элементов 2ИЛИ-НЕ 2 и 1 соответственно и с первыми входами логических элементов 2ИЛИ-НЕ 3 и 4 соответственно. Вторые входы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 1 и 3 соединены между собой и подключены к первому выводу повышающего автотрансформатора 11, второй вывод которого соединен со вторыми входами логических элементов 2ИЛИ-НЕ 2 и 4. Выходы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 3 и 4 подключены к первым входам логических элементов 2ИЛИ-НЕ 5 и 6 соответственно, вторые входы которых соединены с выходами логических элементов 2ИЛИ-НЕ 6 и 5 соответственно и с входами инверторов с открытыми стоковыми выходами 7 и 8 соответственно. Выходы инверторов с открытыми стоковыми выходами 7 и 8 подключены ко второму и первому выводу повышающего автотрансформатора 11 соответственно, средняя точка которого через резистор 10 соединена с шиной питания 9.

Генератор импульсов работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда в момент подачи напряжения питания на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 5 устанавливается уровень логической “1”, а на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 - уровень логического “0”. Это приводит к появлению на выходе инвертора с открытым стоковым выходом 7 и на втором выводе повышающего трансформатора 11 уровня логического “0”, что приводит к протеканию тока перемагничивания сердечника с ППГ повышающего автотрансформатора 11, ограничиваемого резистором 10. При этом на первом выводе повышающего трансформатора 11 формируется импульс положительной полярности, приводящий к появлению импульса с уровнем логической “1” на вторых входах логических элементов 2ИЛИ-НЕ 1 и 3, на выходах которых появляется уровень логического “0”. Уровень логического “0” с второго вывода повышающего трансформатора 11 поступает на вторые входы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 2 и 4, на выходах которых устанавливаются уровни логической “1” и логического “0” соответственно. На первых входах логических элементов 2ИЛИ-НЕ 5 и 6 присутствуют уровни логического “0”, таким образом, устройство находится в первом устойчивом состоянии.

По окончании импульса положительной полярности на первом выводе повышающего трансформатора 11, длительность которого равна времени перемагничивания его сердечника с ППГ, на вторых входах логических элементов 2ИЛИ-НЕ 1 и 3 появляется уровень логического “0”.

На выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 1 остается уровень логического “0”, а на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 3 устанавливается уровень логической “1”, что приводит к появлению на выходе логического элемента 2ИЛИ-НЕ 5 уровня логического “0”. При этом на входах логического элемента 2ИЛИ-НЕ 6 устанавливаются уровни логического “0”, а на его выходе - уровень логической “1”. На выходе инвертора с открытым стоковым выходом 8 и на первом выводе повышающего трансформатора 11 устанавливается уровень логического “0”, что приводит к протеканию тока перемагничивания сердечника с ППГ повышающего автотрансформатора 11, ограничиваемого резистором 10. При этом на втором выводе повышающего трансформатора 11 формируется импульс положительной полярности, приводящий к появлению импульса с уровнем логической “1” на вторых входах логических элементов 2ИЛИ-НЕ 2 и 4, на выходах которых появляется уровень логического “0”. На входах логического элемента 2ИЛИ-НЕ 1 устанавливаются уровни логического “0”, на его выходе - уровень логической “1”, устройство переключается во второе устойчивое состояние. Далее процесс переключения генератора импульсов будет повторяться.

Логические элементы 2ИЛИ-НЕ 1, 2, 3, 4, 5, 6 могут быть выполнены на микросхеме 564ЛА7, а инверторы с открытым стоковым выходом 7, 8 - на микросхеме 564ЛА10. В качестве резистора 10 может быть использован резистор типа С2-33, а в качестве сердечника с ППГ повышающего автотрансформатора 11 - сердечник зМч-3/2,5-60 де4.804.005ТУ.

Изготовлен лабораторный макет генератора импульсов, выполненный по схеме чертежа, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.