Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.01.1975 74178 KI. 21a! ,36/02 MKP H03k4/02 Twórcawynalazku: Andrzej Kalinowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Polska Akademia Nauk (Instytut Chemii Fizycznej), Warszawa (Polska) Uklad generatora przebiegów schodkowych zwlaszcza impulsowych potencjalów zadanych do badan potencjostatycznych Przedmiotem wynalazku jest uklad generatora przebiegów schodkowych, zwlaszcza impulsowych potencja¬ lów zadanych do badan potencjostatycznych.W badaniach potencjostatycznych zachodzi koniecznosc stosowania stalych i/lub zmiennych oraz impulso¬ wych potencjalów zadanych, miedzy innymi schodkowych potencjalów zadanych. Impulsowe potencjaly zadane musza wystepowac jako stabilne w czasie badan impulsy o dowolnej polaryzacji oraz czestotliwosci powtarzania od 0 do kilkudziesieciu kHz, przy zachowaniu pelnej ciaglosci przestrajania.Znane sa elektroniczne uklady generowania przebiegów schodkowych jak na przyklad: uklad syntezy przebiegów prostych, uklady z okreslonym przerywaniem narastania liniowego, uklady wykorzystujace liczniki dwójkowe, uklady calkujace ciag impulsów Diraca, czy tez uklady ze sprzezeniem zwrotnym. Sposród wymienionych ukladów ciaglosc przestrajania czestotliwosci powtarzania poszczególnych skoków pradu lub napiecia, tak zwanych schodków, od 0 do kilkudziesieciu kHz zapewnia znany uklad wykorzystujacy licznik dwójkowy.Znany uklad generowania przebiegów schodkowych, wykorzystujacy licznik dwójkowy, sklada sie z szeregowo polaczonych dwójek liczacych, zbudowanych na przerzutnikach bistabilnych, okreslajacych posz¬ czególne stany licznika dwójkowego. W przypadku stosowania czterech dwójek liczacych, które stanowia uklad czterostabilnego licznika o wagach 1-2-4-8, wyjscia poszczególnych dwójek sa polaczone przez opornosci o wartosciach odpowiednio R, C, § i § do wspólnego obciazenia.Przebieg schodkowy, z wyzwalanego zewnetrznymi impulsami czterobitowego licznika dwójkowego r maksymalnej liczbie n = 24 - 1 = 15 schodków, wystepujacych na opornosci o obciazeniu RQ, które sa skutkiem syntezy plynacych przez te opornosc prostokatnych impulsów pradowych iu i2 i3, U, z poszczegól¬ nych przerzutników bistabilnych, przy zalozeniu ze RRqRw oraz przy danej amplitudzie skoków napiecia na wyjsciach tych przerzutników o malej rezystancji wyjsciowej Rw, dla jednego cyklu przebiegu schodkowego, to jest dla n = 16, i okresowym powtarzaniu impulsów wyzwalajacych, mozna w przyblizeniu okreslic wzorem: u = i ¦• fto gdzie i = ii + i2 + i3 + i42 74 178 w którym U, i2, i3 oraz i4 maja wartosci okreslone wzorami 1, 2, 3 i 4, zas A jest okreslone wzorem 5, a roznacza czas pomiedzy kolejnymi skokami przebiegu schodkowego, skad przy oznaczeniu przez K/t/ sumy Ki/t/,K2/t/, K3/t/ i K4N otrzymuje sie: A- U° R + RoK/t/ Wspólczynniki Ki/t/, K2/t/, K3/t/ iK4/t/ sa wspólczynnikami Odo 1 wyniklymi z analizy przebiegów poszczególnych pradów ii, i2,i3 U wiec i = ii + i2 + i3 + U = A • K/t/ u = A • Ro • K/t/ Z przedstawionych wzorów mozna wysnuc wnioski dotyczace ukladu generowania przebiegów schodko¬ wych, przy wykorzystaniu do tego celu licznika dwójkowego. Przede wszystkim wspólczynnik K/t/ w zaleznosci od przyjmujacych wartosci 0 lub 1 wspólczynników Kj /t/, K2/t/, K3/t/ i K4/t/ przykladowo dla t = /n - 1/ r + At gdzie At ma rózne wartosci i powoduje, ze wartosc amplitudy A jednego skoku napiecia, przy okreslonej wartosci R i Rq, jest zmienna w zaleznosci od czasu t i tak na przyklad: dla n = 2 tzn. t = r + At K, N = 0, K2/t/ = 1, K3/t/ = 0, K4/t/ = 0 a wiec K/t/ = 2 A- U° R +2R0 - . natomiast dla n = 7 tzn. t = 6r + At Kl/t/ = lK2/t/ = l)K3/t/ = l,K4/t/ = 0 a wiec K/t/ = 7 A—y^- R + 7RQ Zmiennosci amplitudy poszczególnych schodków wraz ziloócia impulsów wyzwalajacych jest wada powaznie utrudniajaca stosowanie omawianego ukladu jako impulsowego zródla potencjalów zadanych do badan potencjostatycznych.Ponadto z zalozenia rezystancja R0 ma mala wartosc gdyz RR0 i napiecie schodkowe ma mala wartosc. Praktycznie wzmacnia sie to napiecie stosujac róznego rodzaju uklady wzmacniajace. Maly poziom napiecia schodkowego u w stosunku do skoków napiecia UQ na wyjsciach dwójek liczacych jest istotna wada omawianego ukladu generatora schodkowego.Oprócz wymienionych niedogodnosci, skokowe zmiany wspólczynników Ki/t/, K2/t/, K3/t/, K4/t/ z wartosci 1 do 0 lub z 0 do 1 powoduja stale wystepowanie szpilkowych impulsów zaklócajacych na zboczach schodków, które szczególnie uwidoczniaja sie po ukladach wzmacniajacych z elementami RC. Zaklócenia te, sa trudne do usuniecia bez pogorszenia czasów narastania zboczy poszczególnych schodków przebiegu schodkowe¬ go.Celem wynalazku jest skonstruowanie generatora przebiegów schodkowych, który nie mialby wymienio¬ nych wad.Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku przez skonstruowanie ukladu generatora przebiegów schodkowych zawierajacego K równoleglych stopni, których wyjscia sa podlaczone przez wspólna opornosc obciazenia do punktu o zerowym potencjale, a wejscia sa podlaczone przez uklad ksztaltujacy impulsy wyzwalajace do zacisku wejsciowego podlaczonego do zewnetrznego zródla sygnalu synchronizujacego. Wszystkie stopnie K oprócz pierwszego nie zawierajacego bramek skladaja sie z polaczonych w szereg, pierwszej bramki okreslajacej synchronizacje czasowa przeskoków napiecia schodkowego, drugiej bramki, przerzutnika bistabilnego oraz liniowego zródla pradowego polaczonego z opornoscia obciazenia. Liniowe zródlo pradowe jest polaczone z pierwszym wyjsciem przerzutnika bistabilnego, którego drugie symetryczne wyjscie jest polaczone z wejsciem bramkujacym pierwszej bramki nastepnego stopnia. Wejscia kasujace przerzutników bistabilnych sa polaczone z wyjsciem ukladu ksztaltujacego impulsy kasujace, którego wejscie jest polaczone poprzez opornik ze zródlem napiecia progowego oraz poprzez przelacznik wyboru ilosci skoków przebiegu schodkowego, równej liczbie stopni K, z wyjsciem bramkujacym drugiej bramki stopnia wybranego przelacznikiem.74 178 3 Uklad ksztaltujacy impulsy wyzwalajace sklada sie z multiwibratora monostabilnego, którego wejscie wyzwalania jest polaczone poprzez przerzutnik Schmitta z zewnetrznym zródlem sygnalu synchronizujacego.Wyjscie multiwibratora, bedace jednoczesnie wejsciem jego tranzystora generujacego impuls, jest podlaczone do wejsc wtórników emiterowych. Wyjscia wtórników sa polaczone z pierwszymi bramkami stopni K oraz z wejsciem bistabilnego przerzutnika pierwszego stopnia. c Uklad ksztaltujacy impulsy kasujace sklada sie z multiwibratora monostabilnego, którego wejscie wyzwa¬ lania jest polaczone z ukladem kasowania recznego oraz przez fazujacy negator z suwakiem przelacznika.Wyjscie multiwibratora, bedace wejsciem jego tranzystora generujacego impuls, jest podlaczone do wejsc wtórników emiterowych. Wyjscia wtórników sa podlaczone do wejsc kasujacych przerzutników bistabilnych.Uklad generatora wedlug wynalazku, dzieki zastosowaniu liniowych zródel pradowych generujacych impuls pradowy o stalej amplitudzie, niezaleznie od nawet znacznych zmian napiecia na jego wyjsciu, pozwala uzyskac skoki napiecia przebiegu schodkowego, powodowanego przeplywem impulsów pradowych przez opornosc obciazenia, o stalej i duzej wartosci amplitudy.Przedmiot wynalazku jest blizej wyjasniony na przykladzie wykonania, który przedstawia uklad generatora umozliwiajacego generowanie dziesiecioschodkowych impulsów.Uklad zawiera dziesiec polaczonych równolegle stopni K, z których kazdy, oprócz pierwszego, sklada,sie z polaczonych w szereg pierwszej bramki BI, drugiej bramki B2, bistabilnego przerzutnika Pb, negatora N oraz liniowego pradowego zródla Zp. Pierwszy stopien jest zbudowany podobnie, lecz nie zawiera bramek BI iB2.Wyjscia pradowych zródel Zp sa polaczone poprzez opornik obciazenia Rq z punktem o zerowym potencjale.Bistabilne przerzutniki Pb sa wlaczone w ten sposób, ze maja pierwsze wyjscie polaczone z negatorem N, drugie symetryczne wyjscie, poprzez podwójny negator NN, z wejsciem bramkujacym pierwszej bramki BI nastepnego stopnia K, zas wejscie kasujace z wyjsciem ukladu ksztaltujacego impulsy kasujace. Uklad ksztaltujacy impulsy kasujace zawiera na wejsciu negator NI polaczony z suwakiem przelacznika Pn oraz, poprzez opornik R, z dodatnim potencjalem napiecia progowego. Wyjscie negatora NI jest polaczone z wejsciem monostabilnego multiwibratora Mk, którego wyjscie, bedace jednoczesnie wejsciem jego tranzystora generujacego impuls, jest dolaczone do wejsc dwóch wtórników emiterowych Wkl i Wk2. Do wejscia monostabilnego multiwibratora M^ jest ponadto podlaczony ukladu Kr kasowania recznego, natomiast wyjscie kazdego z wtórników emiterowych Wkl i Wk2 sa polaczone z piecioma odrebnymi wejsciami kasujacymi bistabilnych przerzutników Pb- Przelacznik Pn zawiera dziesiec styków, z których dziewiec jest polaczonych z wejsciami drugich bramek B2, natomiast jeden, poprzez dodatkowa bramke B3, której wejscie bramkujace jest polaczone poprzez podwójny negator NN z drugim wejsciem przerzutnika Pb w stopniu dziesiatym KTO, jest podlaczony do wyjscia ukladu ksztaltujacego impulsy synchronizujace.Uklad ksztaltujacy impulsy synchronizujace zawiera na wejsciu przerzutnik Schmitta U^, polaczony z monostabilnym multiwibratorem Mw, którego wyjscie, bedace jednoczesnie wejsciem jego tranzystora generuja¬ cego impuls, jest polaczone z wejsciami dwóch wtórników emiterowych W1 i W2. Wyjscia wtórników, które stanowia jednoczesnie wyjscia ukladu ksztaltujacego impulsy synchronizujace, sa polaczone do wejsc pierwszych bramek B1, z tym, ze wyjscie pierwszego wtórnika W1 jest polaczone z wejsciem przerzutnika Pb pierwszego stopnia K1 oraz z wejsciami stopni od drugiego do piatego, natomiast wyjscie drugiego wtórnika W2 z wejsciami pierwszych bramek BI pozostalych stopni.Przebieg schodkowy otrzymuje sie przez synteze kolejno wyzwalanych skoków jednostkowych pradu z wyjsc pradowych zródel Zp poszczególnych stopni K. Nakladajace sie skoki pradu z wyjsc kolejnych stopni K tworza przebieg schodkowy, w którym liczba schodków zalezy od nastawienia przelacznika Pn.Dzialanie ukladu jest nastepujace. Po podaniu na wejscie ksztaltujace ukladu U^ impulsu synchronizujace¬ go z zewnetrznego zródla, na wyjsciu tego ukladu pojawi sie impuls który wyzwala monostabilny multiwibrator Mw. Impulsy szpilkowe z wyjsc multiwibratora Mw sa podawane, poprzez wtórniki emiterowe W1 i W2, na wejscie bistabilnego przerzutnika Pb pierwszego stopnia K1 oraz na pierwsze bramki pozostalych stopni K.Pierwsze bramki BI wszystkich stopni K sa zamkniete, natomiast drugie bramki B2 sa otwarte, z wyjatkiem jednej wybranej przelacznikiem P„. Impulsy synchronizujace z wtórników emiterowych kluczuja kolejno bistabilne przerzutniki Pb po przejsciu przez bramki B1 wlaczane poprzez uklady fazujace podwójnych negatorów NN impulsami z drugiego symetrycznego wyjscia przerzutników Pb oraz przejsciu poprzez otwarte drugie B2. Kluczowane przerzutniki Pb steruja jednoczesnie z pierwszego wyjscia, poprzez negatory N, pradowe zródla Zp wysylajace jednostkowe impulsy pradowe.Impulsy pradowe wysylane w okreslonych odstepach czasu z kolejnych pradowych zródel Zp nakladaja sie na siebie i powoduja powstanie na opornosci obciazenia R0 napieciowego impulsu schodkowego. Koniec przebiegu schodkowego jest uwarunkowany nastawieniem przelacznika Pn. Po dojsciu sygnalu z wtórnika4 74 178 eniiterowego W1 lub W2 do zamknietej drugiej bramki B2 nie przerzuci przerzutnik Pb stopnia K, w którym ta bramka sie znajduje, a równoczesnie zostanie zainicjowany koniec przebiegu schodkowego, dzieki zadzialaniu ukladu ksztaltujacego impulsy kasujace, wyzwalanego impulsami z wyjscia wtórników emiterowych przedostaja¬ cymi sie przez zamkniety przelacznik Pn i negator N1 na monostabilny multiwibrator Mk. Impulsy szpilkowe z wyjscia multiwibratora 1% rozdzielone przez wtórniki emiterowe Wk1 i Wk2 sa jako impulsy kasujace, podawane do wejsc kasujacych bistabilne przerzutniki Pb- Zakonczenie generowania przebiegu schodkowego moze byc równiez dokonane recznie przez uruchomienie ukladu kasowania recznego Kr, Rozdzielenie impulsów synchronizujacych przez wtórniki emiterowe W1 i W2 oraz kasujacych przez wtórniki emiterowe W^l \\N\r2 ma na celu dopasowanie ksztaltu i amplitudy impulsów do czulosci wejsc bistabilnych przerzutników Pb- W przypadku stosowania ukladu o innej niz w przykladzie wykonania liczbie stopni K, stopien podzialu impulsów synchronizujacych i kasujacych moze byc inny w zaleznosci od charakterys¬ tyk wtórnikówi liczby stopni K. PL PL