RU1835595C - Генератор импульсов с программируемой скважностью - Google Patents

Abstract

Использование: системы контрол  и цифрового программного управлени  технологическими процессами в электротехнической , металлургической и других отрасл х промышленности в устройствах вычислительной и измерительной техники и св зи. Цель изобретени  - расширение частотного диапазона и области применени  и повышение достоверности передаваемой дискретной информации. Генератор содержит два последовательно соединенных элемента НЕ, блок выбора диапазонов, канал длительности импульсов, канал длительности пауз и блок срыва генерации. Генератор позвол ет программно, заданием кодов, в широких пределах мен ть длительности импульсов и пауз. При этом длительность импульсов не зависит от длительности пауз . Имеетс  возможность передавать информацию пакетами импульсов, срыва  и восстанавлива  генерацию. При этом обеспечена высока  достоверность информации , так как все импульсы в пакетах передаютс  без искажени  длительности и амплитуды. 1 з.п.ф-лы. 3 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике, в частности к генераторам импульсов с использованием логических схем, предназначено дл  систем контрол  и цифрового программного управлени  технологическими процессами в электротехнической, металлургической, радиотехнической, электронной отрасл х промышленности, в устройствах вычислительной и измерительной техники.

Цель изобретени  - расширение частотного диапазона генерируемых импульсов. Дополнительной целью  вл етс  расширение области применени  и повышение достоверности дискретной информации.

На фиг. 1 дана функциональна  схема генератора; на фиг. 2 - диаграмма работы

генератора; на фиг. 3 -диаграмма напр жений на объединенных выводах конденсаторов диапазонов.

Генератор содержит последовательно соединенные первый и второй элементы НЕ 1 и НЕ 2, выход второго подключен к информационным входам диапазонных буферных элементов 3 с трем  состо ни ми, входы управлени  которых подключены к шине выбора диапазонов 4, а выходы подключены к соответствующим конденсаторов диапазонов 5, вход первого элемента НЕ 1: через защитный резистор 6 соединен с объединенными первыми выводами конденсаторов диапазонов 5 и с первыми объединенными выводами кодовых резисторов 7 канала длительности импульсов. Вторые вы00 СА СЯ

сл

ю сл

ЮШ&

воды кодовых резисторов 7 подключены к выходам соответствующих кодовых буферных элементов 8 канала длительности импульсов , входы управлени  которых подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ 9 канала длительности импульсов , первые входы которых подключены к шине 10 управлени  длительностью импульсов. Кодовые резисторы 11 канала длительности пауз объединенными первыми выводами подключены к общей точке конденсаторов 5 диапазонов и защитного резистора б, а вторыми выводами подключены к выходам соответствующих кодовых буферных элементов 12 канала длительно-, сти пауз, входы управлени  этих элементов подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ 13 канала длительности пауз , первые входы которых подключены к шине 4 управлени  длительностью пауз, а вторые входы объединены и подключены к выходу второго элемента НЕ 2. Входы управлени  кодовых буферных элементов 12 канала длительности пауз и кодовых буферных элементов 8 канала длительности импульсов объединены с вторыми входами элементов ИЛИ 9 канала длительности импульсов и подключены к выходу первого элемента НЕ 1. Анод диода 15 соединен с общей точкой конденсаторов 5 диапазонов и защитного резистора 6, а катод подключен к выходу буферного элемента 16 срыва генерации с трем  состо ни ми, информационный вход которого подключен к клемме 17 срыва генерации, а вход управлени  - к выходу второго элемента НЕ 2. который  вл етс  выходом устройства.

Генератор работает следующим образом .

Допустим, что при включении питани , выход первого элемента НЕ 1 установилс  в состо ние низкого yposws - логического нул , следоеательно, выход второго элемента НЕ 2 - в состо ние высокого уровн  - логической единицы (уровню 1 соответствует напр жение источника питани  равное Е). В этом случае напр жение высокого уровн  1, поступающее с выхода второго элемента НЕ 2 на входы элементов ИЛИ 13, переводит выходы кодовых буферных элементов 12 в высокоимпедансное состо ние и отключает кодовые резисторы 11 канала длительности пауз. Низкий уровень логического нул  О, поступающий с выхода первого элемента НЕ 1 на информационные входы кодовых буферных элементов 8, устанавливает выходы только включенных .элементов 8 в состо ние 0. Кроме того, с выхода первого элемента НЕТ уровень О поступает на входы элементов ИЛИ 9 и разблокирует поступление кода с шины 10 на входы управлени  кодовых буферных элементов 8. По этому коду включены кодовые резисторы 7 канала длительности импуль- сов, С выхода второго элемента НЕ 2 уровень 1, поступающий на информационные входы диапазонных буферных элементов 3, устанавливает выходы выбранных элементов 3 в состо ние Т. Выбранные шиной 4

конденсаторы диапазонов 5 зар жаютс  высокими уровн ми напр жений 1 соответствующих диапазонных буферных элементов 3 только через включенные кодовые резисторы 7 на выходы только включенных

5 буферных элементов 8 канала длительности импульсов.

Таким образом, длительность импульсов задаетс  программно, кодами шины управлени  длительностью импульсов 10 и

0 шины выбора диапазона 4. По мере зар да включенных конденсаторов 5 напр жение на защитном резисторе 6 и на входе первого элемента НЕ 1 падает. Как только это напр жение снизитс  до нижнего порога UH

5 переключени  элемента НЕ 1, он закрываетс  и его выход переходит в состо ние 1, а выход элемента НЕ 2 в состо ние О. С выхода элемента НЕ 1 напр жение высокого уровн , равное 1 поступает на входы

0 элементов ИЛИ 9 и отключает кодовые резисторы 7 от выходов кодовых буферных элементов 8 канала длительности импульсов , перевод  через элементы ИЛИ 9 выходы всех элементов 8 в высокоимпедансное

5 состо ние. Кроме этого, с выхода элемента НЕ 1 уровень напр жени , равный 1, поступает на информационные входы кодовых буферных элементов 12 канала длительности пауз и передаетс  на выходы только

0 включенных элементов 12. С выхода элемента НЕ 2 низкий уровень напр жени , равный О, поступает на информационные входы диапазонных буферных элементов 3, перевод  выходы этих только включенных

5 элементов на низкий уровень О. Кроме этого, поступающий с выхода элемента НЕ 2 низкий уровень О на входы элементов ИЛИ 13, разрешает передавать с шины 14 код подключени  кодовых резисторов 11 к

0 выходам буферных элементов 12 канала длительности пауз.

Напр жение на объединенных выводах конденсаторов 5 и защитного резистора 6 скачком измен ет знак и становитс  отрица5 тельным, а по величине примерно равным UH. Начинаетс  перезар д включенных конденсаторов 5 выходными напр жени ми высокого уровн  буферных элементов 12 через включенные кодовые резисторы 11 и выходы низкого уровн  выбранных диапазонных буферных элементов 3. Во врем  перезар да включенных конденсаторов 5 напр жение в общей точке конденсаторов 5 и защитного резистора 6. а также на входе элемента НЕ 1 растет. Как только оно достигнет верхнего порога срабатывани  UB элемента НЕ 1, он открываетс  и на его выходе напр жение становитс  равным О, что приводит к изменению состо ни  элемента НЕ 2, на выходе которого по вл етс  напр жение, равное 1, а в общей точке конденсаторов 5 и резистора 6 напр жени  скачком изменитс  до уровн  E+Ue (где UB напр жение верхнего порога срабатывани  элемента НЕ 1). Дольше повтор етс  процесс перезар да включенных конденсаторов 5 выходными напр жени ми выбранных буферных элементов 3 через некоторые кодовые резисторы 7 и выхода включенных буферных элементов 8 канала длительности импульсов.

Длительность импульсов на выходе элемента НЕ 2 определ етс  по приближенной формуле:

ги 0,7

2С5

где ти - длительность импульсов, с;

ZCs - суммарна  емкость выбранных конденсаторов 5, Ф;

S/7 суммарна  проводимость включенных кодовых резисторов 7, Ом .

Длительность пауз на выходе элемента НЕ 2 находитс  по формуле:

тп 0,7

2С5

где т п - длительность пауз, с:

2/911 суммарна  проводимость включенных кодовых резисторов 11, .

Скважность импульсов на выходе элемента 2 при выбранных конденсаторах 5 равна отношению:

Из соотношений (1)-(3) видно что измен   программно коды на шинах 4, 10 и 14 получаем на выходе элемента НЕ 2 (выход генератора) программно измен емые длительности импульсов и пауз. При этом временные параметры импульсов и пауз не вли ют друг на друга.

Таким образом, частотный диапазон генератора расширен за счет программируемое™ длительности импульсов и парамет

ров врем задающих конденсаторов диапазонов 5.

Дл  передачи кодированной информации пакетами импульсов на клемму срыва 5 генерации 17 подают сигналы срыва генерации низкого уровн  О. До поступлени  сигнала срыва генерации информационный вход буферного элемента срыва генерации 15 находитс  под высоким уровнем напр 10 жени  1. В момент прохождени  импульсов диод 15 отключаетс , так как выход буферного элемента 16, уровн ми 1 на его входе управлени , переводитс  в высокоим- педансное состо ние. Во врем  пауз между

15 импульсами уровни О поступающие на вход управлени  буферного элемента 16 перевод т его в режим передачи информации с информационного входа на выход. Высокие уровни 1, на выходе буферного эле20 мента 16 запирают диод 15 во врем  пауз. Таким образом, до поступлени  сигнала срыва генерации, диод 15 не вли ет на работу генератора, так как в моменты прохождени  импульсов диод 15 отключаетс , а во

25 врем  пауз запираетс . Если с клеммы 17 на информационный вход буферного элемента 16 поступит сигнал срыва генерации (уровень О) во врем  паузы между импульсами , то генераци  сорветс . При этом, если

30 сигнал срыва генерации поступает в момент прохождени  импульса, то выход буферного элемента 16 находитс  в высокоимпеданс- ном состо нии, диод 15 отключен и не вли ет на работу врем задающих элементов.

35 После спада импульса, выход буферного элемента срыва генерации 16 из высокоим- педансного состо ни  перейдет в состо ние О, перевод  диод 15 в провод щее состо ние, генераци  срываетс . Таким об40 разом, последний импульс в пакете будет сформирован без искажени  его длительности . После сн ти  сигнала срыва генерации, диод 16 запираетс , а процесс генерации начнетс  формированием паузы. С зар да

45 выбранных конденсаторов 5, высокими уровн ми напр жений с выходом включенных кодовых буферных элементов 12, через включенные кодовые резисторы 11, на выходы уровне О, выбранных диапазонных

50 буферных элементов 16. Фронт первого импульса в пакете, после сн ти  сигнала срыва генерации, поступит через интервал равный запрограммированной паузе. Таким образом , при передаче информации пакетами,

55 все импульсы в пакете передаютс  без искажени , что повышает достоверность кодированной информации.

Лабораторный образец предложенного генератора выполнен на базе интегральных микросхем серии К155 и испытан в системе

управлени  шаговыми электродвигател ми типов ШЛ-5Д1МУЗ и ШД-4М-УЗ.

Генератор может быть реализован по интегральной технологии как одна интегральна  микросхема средней степени интеграции , с выводами дл  подключени  навесных конденсаторов диапазонов.

Таким образом, по сравнению с прототипом , в за вленном устройстве за счет введени  конденсаторов диапазонов, диапазонных буферных элементов с трем  состо ни ми , шины выбора диапазонов канала длительности импульсов с шиной управлени  длительностью импульсов, расширен частотный диапазон, как в область высоких, так и в область низких частот, путём программно выбираемых параметров врем задающих элементов.

Введение диода и буферного элемента срыва генерации с трем  состо ни ми увеличивает преимущество по сравнению с прототипом. Так как позвол ет в заданный момент, на заданное врем  сорвать и восстановить автоколебательный режим генератора . Позвол ет получать дозированные пакеты, нормированных по длительности импульсов, без искажени  информации. Это увеличивает достоверность информации, расшир ет функциональные возможности и сферу применени  генератора.

Такое построение устройства устранит необходимость разработки и применени  некоторых близких по функциональному назначению генераторов, имеющих большие габариты и массу.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Генератор импульсов с программируемой скважностью, содержащий последовательно соединенные два элемента НЕ, защитный резистор, конденсатор диапазона , шину управлени  длительностью пауз и задающие цепи, состо щие из элементов ИЛИ, кодовых буферных элементов с трем  состо ни ми и кодовых резисторов, первые выводы которых объединены между собой и с первым выводом конденсатора диапазона , а через защитный резистор подключены к входу первого элемента НЕ, вторые выводы кодовых резисторов подключены к выходам соответствующих кодовых буферных элементов с трем  состо ни ми, информационные входы которых объединены между собой, а входы управлени  подключены к

   выходам соответствующих элементов ИЛИ, отличающийс  тем, что, с целью расширени  частотного диапазона генерируемых импульсов, в него введены шина выбора диапазонов, шина управлени  длительностью импульсов, конденсаторы диапазонов и диапазонные буферные элементы с трем  состо ни ми, причем первые выводы всех конденсаторов диапазонов объединены с первыми выводами всех кодовых

   резисторов, а вторые выводы конденсаторов диапазонов подключены к выходам диапазонных буферных элементов с трем  состо ни ми, информационные входы которых объединены и подключены к выходу второго .элемента НЕ, входы управлени  подключены к шине выбора диапазонов, а задающие цепи разделены на два канала - канал длительности пауз и канал длительности импульсов, при этом первые входы элементов ИЛИ канала длительности пауз подключены к шине управлени  длительностью пауз, вторые входы которых объединены и подключены к выходу второго элемента НЕ, первые входы элементов ИЛИ канала

   длительности импульсов подключены к шине управлени  длительностью импульсов , а вторые входы объединены с информационными входами кодовых буферных элементов с трем  состо ни ми обоихканэлов и подключены к выходу первого элемента НЕ.
2. 2. Генератор,,по п, 1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что, с целью расширени  области применени  и повышени  достоверности

   информации, в него дополнительно введены шина срыва генерации, диод и буферный элемент срыва генерации с трем  состо ни ми , информационный вход которого соединен с шиной срыва генерации, а вход

   управлени  соединен с выходом второго элемента НЕ, при этом выход буферного элемента срыва генерации с трем  состо ни ми подключен к катоду диода, анод которого соединен с объединенными первыми

   выводами кодовых резисторов.

   7 J-T2j)

   О

   2fc

   /6

   1

   8

   щ

   Р-4

   ш

   Фиг.

   « и

   еу

   J2J

   ш

   /А

   Фиг. 2

   Фиг.З