RU1800596C - Генератор импульсов - Google Patents

Abstract

Устройство относитс  к импульсной технике , в частности к управл емым цифровым методом мультивибраторам. Сущность изобретени : устройство содержит счетчик 1 импульсов, элемент ИЛИ 2, регулируемую линию 3 задержки, генератор 4 опорной частоты , RS-триггер 5, первый и второй формирователи 6 и 7 коротких импульсов, шину 8 управлени  кодом, выходную шину 9 с соответствующими св з ми. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике, в частности к управл емым цифровым методам мультивибраторам, и может быть использовано дл  проверки электронных блоков и интегральных схем.

Цель изобретени  - расширение диапазона генерируемых частот в сторону высоких частот.

Управление режимами записи исходного состо ни  и счета у разных интегральных СЧ осуществл етс  по-разному. Вот почему схемы устройств, построенных на основе разных интегральных СЧ, могут существенно отличатьс  друг от друга.

Необходимо отметить, что дл  высокочастотных устройств имеют, значени  и собственные задержки элементов схемы, которые ограничивают частоту генерируемых импульсов. Вот почему дл  увеличени  частоты необходимо бывает примен ть самые быстродействующие элементы, среди которых наиболее попул рными  вл ютс  серии интегральных схем, выполненные по ЭСЛ-технологии. Предлагаемое устройство реализуетс  на основе СЧ ЭСЛ-серии (микросхемы К500 ИЕ136, К500ИЕ137 или их аналоги).

Предлагаемый генератор может быть использован в измерительном и испытательном оборудовании по проверке электронных блоков и интегральных схем различного назначени , в прецизионных устройствах , предназначенных дл  проведени   дерных и других точных экспериментов, где необходимо применение прецизионных, высокочастотных импульсных генераторов.

На фиг,1 представлена электрическа  функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы .

Согласно фиг.1 генератор импульсов включает в себ  счетчик ,1 импульсов, элемент ИЛИ 2, регулируемую линию 3 задержку , генератор 4 опорной частоты, RS-триггер 5, первый и второй формирователи 6 и 7 коротких импульсов из перепада напр жени  соответственно и шину 8 управлени  кодом. При этом S-вход триггера 5 соединен с выходом регулируемой линии 3 задержки, его R-вход соединен с вторым входом генератора 4 опорной частоты и выходом второго формировател  7 импульсов из перепада напр жени , инверсный выход соединен с первым входом генератора 4 опорной частоты, а пр мой выход-с входом первого формировател  6 импульсов из перепада напр жени  и с входом управлени  режимом работы счетчика 1, все Q-выходы которого, соединенные друге другом по схеме МОНТАЖНОЕ ИЛИ, соединенные с входом второго формировател  7 импульса из перепада напр жени . Установочные входы счетчика 1 подключены к шине 8 управлени 

кодом, его счетный вход подключен к выходу элемента ИЛИ 2, первый вход которого подключен к выходу генератора 4 опорной частоты, а второй вход - к точке соединени  выхода первого формировател  б импульсов из перепада напр жени  и входа регулируемой линии 3 задержки.

Устройство работает следующим образом .

Так же, как и в устройстве-прототипе, в

этом случае у триггера 5 есть две петли задержанной обратной св зи. Перва  петл , состо ща  из последовательно соединенных первого формировател  6 импульсов из перепада напр жени  и регулируемой линии 3 задержки, включена между пр мым выходом триггера 5, который  вл етс  выходом генератора, и его S-входом. Задержка сигнала в этой петле и определ ет величины паузы (тп) генерируемых импульсов, что нагл дно иллюстрируют фиг.1 и 2.

tn tfl3 btfl3 t t3

(фп1) +t3(s) , (9)

гдег лз - посто нна  составл юща  задержки регулируемой линии 3 задержки, величина которой определ етс  собственными задержками элементов схемы (при дискретном управлении - это элементы коммутации , а при аналоговом - компаратор и следующие за ним элементы);

t-лз - регулируема  часть задержки регулируемой линии 3 задержки;

t3() задержка по влени  выходного

сигнала первого формировател  б импульсов из перепада напр жени  по отношению к перепаду напр жени  на его входе из состо ни  1 в состо ние

т.з(з) - задержка переключени  триггера

5 из состо ни  О в состо ние 1 по входу S.

Втора  петл  обратной св зи, включенна  между инверсным выходом триггера 5 и его R-входом, состоит из последовательно

соединенных генератора 4 опорной частоты , элемента ИЛИ 2, счетчика 1 и второго формировател  7 импульса из перепада напр жени . Задержка сигнала в этой цепи, кратна  периоду импульсов генератора 4

опорной частоты (То), определ ет величину длительности (ш) генерируемых импульсов:

(|-оч) + з(или) +гз(си) +

+ (N-l) To+t з(фп2) + t3(R). (Ю)

где t3(ro4) - задержка начала формировани  генератором опорной частоты первого импульса относительно управл ющего сигнала на его входе;

13(или) - задержка сигнала генератора 4 опорной частоты схемой ИЛИ 2;

т,з(сч)-задержка переключени  счетчика 1 в нулевое состо ние по отношению к перепаду напр жени  из состо ни  О в состо ние 1 N-го импульса на его счетном входе;

t3(()- задержка по влени  выходного сигнала у второго формировател  7 импульсов по отношению к перепаду из состо ни  1 в состо ние О на его входе;

ta(R) - задержка переключени  триггера 5 из состо ни  1 в состо ние О по входу R;

(N-1) - количество периодов Т0 генератора 4 опорной частоты формирующих ги. Их на единицу меньше записанного в счетчик 1 кода, так как уже в самом начале первого периода счетчик 1 уже измен ет свое состо ние , а в конце первого периода (в момент по влени  второго импульса) счетчик 1 еще раз измен ет свое состо ние.

Все составл ющие tn и tn, отмеченные на фиг.2, в точности соответствует выражени м (9) и (10).

Последовательность формировани  сигналов элементами схемы следующа . Когда записан код в счетчик 1, на его объединенных Q-выходах присутствует 1. В момент по влени  1 на пр мом выходе триггера 5 счетчик 1 переводитс  в режим обратного счета. При этом его состо ние уменьшаетс  на единицу с приходом импульса генератора 4 опорной частоты до момента начала N-го периода, когда на выходах счетчика 1 по вл етс  О.

Выходы ЭСЛ интегральных счетчиков можно объедин ть по схеме МОНТАЖНОЕ ИЛИ, что позвол ет сэкономить один логический элемент ИЛИ и уменьшить задержку второй петли обратной св зи, В прототипе, который построен на ТТЛ интегральном счетчике, объединение Q-выходов счетчика возможно только с помощью специального логического элемента ИЛИ, В момент обнулени  Q-выходов счетчика 1 срабатывает второй формирователь 7 импульса из перепада напр жени , выключа  генератор 4 опорной частоты по его второму входу. Через t3(R) по R-входу переключаетс  триггер 5 в состо ние О, перевод  счетчик 1 в режим записи кода N, присутствующего на шине 8 управлени  кодом. В этот момент заканчиваетс  формирование ги и начинает формироватьс  tn с помощью первой петли обратной св зи.

Во врем  формировани  tn импульс

формировател  6 импульсов из перепада напр жени  через элемент ИЛИ 2 достигает счетного входа счетчика 1 импульсов, перепадом из О в 1 осуществл   запись кода. В момент начала tn срабаты вает формирователь 6 импульсов из перепада напр жени , сигнал которого задерживаетс  регулируемой линией 3 задержки и достигает S-входа триггера 5. При этом триггер 5 переключаетс  в состо ние 1, заканчива  формирование tn и начина  формирование tn.

При этом сигналом с пр мого выхода триггера 5 счетчик 1 переводитс  в режим обратного счета, а сигналом с инверсного выхода триггера 5 включаетс  генератора 4

опорной частоты, импульсы которого через элемент ИЛИ 2 начинают поступать на счетный вход счетчика 1.

Необходимо отметить особую роль обоих формирователей импульсов из перепада

напр жени . Первый формирователь 6 формирует короткий импульс, длительность которого легко сделать меньше tn даже при , что равносильно дл  схемы-прототипа , когда количество периодов генератора 4 опорной частоты, принимающих участие в формировании tn, равно нулю, следовательно , условие (4), существенное дл  прототипа, дл  предлагаемого устройства не имеет значени . Это позвол ет уменьшить минимальную величину ш, т.е. повысить частоту генерируемых импульсов. Кроме того, импульсом первого формировател  6 через элемент ИЛИ 2 осуществл етс  запись кода в счетчик 1.

Роль второго формировател  7 импульса из перепада напр жени  заключаетс  в том, что он выключает генератор 4 опорной частоты на величину t3(R) раньше, чем он мог бы выключитс  сигналом с инверсного выхода триггера 5. Это существенно дл  такого соотношени  То и величины ги, определ емой выражением (10), при котором в момент по влени  1 на инверсном выходе триггера 5 выход генератора 4 опорной частоты

тоже находитс  в состо нии 1. Именно этот случай и показан на фиг.2. Если исключит из схемы второй формирователь 7, то в этом случае сигнал генератора 4 опорной частоты и сигнал первого формировател 

6 импульса из перепада напр жени  совпадают . При этом на выходе элемент ИЛИ 2 перепад из О в 1,создаваемый первым формирователем 6, не по вл етс  и запись кода в счетчик 1 не осуществл етс .

Второй формирователь 7 импульса из перепада напр жени  успевает перевести выход генератора 4 опорной частоты в состо ние О, что позвол ет перепаду из О в 1 первого формировател  6 импульса из перепада напр жени  через элемент ИЛИ 2 поступить на счетный вход счетчика 1, осуществл   запись кода N в него.

Таким обраом, процесс формировани  tn, протекающий совместно с процессом записи кода N в счетчик 1, и процесс формировани  tn чередуютс .

Как было сказано выше, на фиг.2 показан случай прерывани  работы генератора 4 опорной частоты в тот момент, когда его импульс, переключивший Q-выходы счетчика 1 в состо ние О, еще не закончилс .

При несколько меньшем значении Т0, чем показано на фиг.2, прерывание работы генератора 4 опорной частоты будет в момент , когда на его выходе уже формируетс  пауза, следующа  за импульсом, переключившим Q-выходы счетчика 1 в состо ние О, котора  и сохранитс  во врем  действи  импульсов на обоих входах генератора 4 опорной частоты.

При еще меньшем значении Т0 прерывание работы генератора 4 опорной частоты будет в момент, когда на его выходе снова формируетс  импульс (снова по вл етс  1), следующий за импульсов, переключившим Q-выходы счетчика 1 в состо ние О, т.е. Q-выходы счетчика 1, переключенные в состо ние через Т0 снова переключаютс , но уже в состо ние 1, так как это соответствует его максимально-возможному коду. В момент по влени  импульса формировател  6 на выходе элемента ИЛИ 2 осуществлена запись кода N в счетчик 1, в результате чего на его Q-выходах сохран етс  Г.

Рассматриваемый генератор импульсов позвол ет получить непрерывную шкалу из0

менени  регулируемой части периода от нул  до ее максимального значени  при любом количестве периодов импульсов генератора 4 опорной частоты, начина  от нул , что неприемлемо дл  прототипа.

Если рассматриваемый генератор и прототип реализовать на одной элементной базе, а именно на ЭСЛ интегральных схемах , то максимальна  частота генерируемых импульсов в предлагаемом генератора больше на 20-30%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Генератор импульсов, содержащий счетчик импульсов, элемент ИЛИ, регулируемую линию задержки, генератор опорной частоты и триггер, вход установки которого соединен с выходом регулируемой линии

   задержки, а выход - с первым входом генератора опорной частоты, информацинные входы счетчика импульсов подключены к шине управлени  кодом, отличающий- с   тем, что, с целью расширени  диапазона

   генерируемых частот в сторону высоких частот , в него введены первый и второй формирователи коротких импульсов, при этом пр мой выход триггера соединен с входом управлени  режимом работы счетчика импульсов , информационные выходы которого , соединенные друг с другом по схеме МОНТАЖНОЕ ИЛИ, соединены с входом второго формировател  коротких импульсов , выход которого соединен с входом

   сброса триггера и вторым входом генератора опорной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, а второй вход - с входом

   регулируемой линии задержки и выходом первого формировател  коротких импульсов , вход которого подключен к пр мому выходу триггера и выходной шине.

   s, ч,

   LJ

   VI Si SJ

   L

   l

   1

   N с

   $

   %j

   -U

   U

   rr

   С S

   B