RU2071169C1

RU2071169C1 - Delay unit

Info

Publication number: RU2071169C1
Application number: RU93044623A
Authority: RU
Inventors: В.С. Титов; В.Н. Сусин; П.В. Сусин
Original assignee: Курский Политехнический Институт
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1996-12-27

Abstract

FIELD: automatic process control systems. SUBSTANCE: delay unit has NAND gates 1,2,7,8, AND gate 10, diodes 3,1, pulse generator 12, capacitor 5, and resistor 4. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими процессами. The invention relates to the field of electronics and can be used in automatic process control systems.

Наиболее близким устройством является Устройство задержки (а.с. СССР N 1187254, кл. Н 03 К 5/13 1985 г.), содержащее входной инвертор, элемент И-НЕ, выходной триггер, цепь из последовательно соединенных конденсатора, резистора и диода, подключенную параллельно выходу входного инвертора и одному из входов элемента И-НЕ, при этом один из выходов конденсатора подключен к общей шине, а другой к первому входу выходного триггера и второму входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу триггера. The closest device is a Delay device (AS USSR N 1187254, class N 03 K 5/13 1985), containing an input inverter, an NAND element, an output trigger, a circuit from a series-connected capacitor, resistor and diode, connected in parallel to the output of the input inverter and one of the inputs of the AND-NOT element, while one of the outputs of the capacitor is connected to the common bus, and the other to the first input of the output trigger and the second input of the AND-NOT element, the output of which is connected to the second input of the trigger.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение диапазона задержки за счет обеспечения возможности формирования больших длительностей задержки без увеличения значений резистора и конденсатора. The technical problem to which the invention is directed is to expand the delay range by enabling the formation of long delay times without increasing the values of the resistor and capacitor.

В известном устройстве время задержки импульсного сигнала определяется постоянной заряда конденсатора равной произведению величины резистора и конденсатора. Очевидно, что для получения больших временных задержек следует увеличивать значения резистора и конденсатора. Возможность увеличения резистора ограничены выпускаемой номенклатурой до величины порядка 10⁷Ом.In the known device, the delay time of the pulse signal is determined by the constant charge of the capacitor equal to the product of the value of the resistor and capacitor. Obviously, to obtain large time delays, the values of the resistor and capacitor should be increased. The ability to increase the resistor is limited by the manufactured item to a value of the order of 10 ⁷ Ohms.

Достаточное значения величины конденсатора могут быть обеспечены лишь при использовании электрических оксидных конденсаторов. A sufficient value of the capacitor value can be ensured only when using electric oxide capacitors.

Однако, большинству распространенных оксидных конденсаторов свойственны значительные токи утечки, при этом сопротивление утечки не превышает сотен Ком. Выражение, описывающее изменение напряжения при заряде конденсатора имеет вид:
Uc(t) Un•K(1-eхp[(-K/RC)•t)]
где Un напряжение питания;
R, C значения резистора и конденсатора;
K Rym/Rym + R, где Rym сопротивление утечки.However, most common oxide capacitors are characterized by significant leakage currents, while the leakage resistance does not exceed hundreds of Com. The expression describing the change in voltage during the charge of the capacitor has the form:
Uc (t) Un • K (1-exp [(- K / RC) • t)]
where Un is the supply voltage;
R, C values of the resistor and capacitor;
K Rym / Rym + R, where Rym is leakage resistance.

Из выражения следует, что наличие сопротивления утечки уменьшает в К раз постоянную заряда и в К раз максимальное напряжение заряда конденсатора. Последнее обстоятельство при значении меньше порогового значения логической единицы делает неработоспособным известное устройство и не позволяет реализовать известное устройство с большим временем задержки. It follows from the expression that the presence of leakage resistance reduces the charge constant by a factor of K and the maximum charge voltage of a capacitor by a factor of K. The latter circumstance, when the value is less than the threshold value of the logical unit, renders the known device inoperative and does not allow to implement the known device with a long delay time.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства задержки, на фиг. 2 временные диаграммы изменения напряжений (U) на входе, выходах и в контрольных точках в зависимости от времени (t). Устройство задержки содержит входной элемент И-НЕ 1, выходом подключенный к одному из входов элемента И-НЕ 2 и катоду диода 3, анод которого через резистор 4 подключен к конденсатору 5, другому входу элемента И-НЕ 2 и входу RS-триггера 6, собранного на двух элементах И-НЕ 7 и 8 входной инвертор 9 вход которого, являющийся входом устройства, подключен ко входу элемента И-НЕ 1, а выход к одному из входов элемента И 10, выход которого соединен с анодом второго диода 11, катод которого подключен к аноду диода 3, второй выход конденсатора 5 подключен к общей шине, вторые входы элементов И 10 и И-НЕ 1, соединенные с выходом генератора импульсов 12; выход элемента И-НЕ 2 подключен ко второму входу RS-триггера 6, выход которого является выходом устройства. In FIG. 1 is a circuit diagram of a delay device; FIG. 2 time diagrams of changes in voltage (U) at the input, outputs and control points versus time (t). The delay device contains an AND-NOT 1 input element, an output connected to one of the inputs of the AND-NOT 2 element and the cathode of the diode 3, the anode of which is connected through a resistor 4 to the capacitor 5, the other input of the AND-NOT 2 element and the input of the RS-trigger 6, assembled on two elements AND-NOT 7 and 8, the input inverter 9 whose input, which is the input of the device, is connected to the input of the element AND-NOT 1, and the output to one of the inputs of the element AND 10, the output of which is connected to the anode of the second diode 11, the cathode of which connected to the anode of diode 3, the second output of the capacitor 5 is connected to a common bus e, the second inputs of the elements And 10 and NAND 1 connected to the output of the pulse generator 12; the output of the AND-NOT 2 element is connected to the second input of the RS-trigger 6, the output of which is the output of the device.

Устройство работает следующим образом: если при включении, сигнал на входе соответствует логическому нулю, то на выходе входного инвертора 9 и соединенным с ним входе элементе И-НЕ 1 формируется логическая единица, при этом на вход элемента И 10 начинают проходить короткие импульсы положительной полярности с генератора импульсов 12 (эпюра а фиг.2), которые через диод 11 и резистор 4 начинают заряжать конденсатор 5 (эпюра у в на фиг.2). Заряд конденсатора 5 осуществляется только в момент существования коротких импульсов, тем самым, время заряда увеличиваются на величину равную отношению периода следования импульсов к их длительности. При достижении напряжения на конденсаторе, равного значению логической единицы на выходе элемента (2) появляется значение логического нуля, устанавливающее RS-триггер в нулевое состояние (эпюра d фиг. 2). Задержка появления логического нуля на выходе триггера относительно входного сигнала пропорциональна не только произведению значений емкости конденсатора 5 и сопротивления резистора 4 но и скважности импульсов с выхода формирователя 12. При появлении на входе устройства сигнала равного логической единицы на выходе инвертора, а соответственно и на выходе элемента И 10, формируется значение логического нуля, который закрывает диод 11. На выходе элемента И-НЕ 1 появляются короткие импульсы отрицательной полярности (эпюра с фиг.2), в момент наличия которых диод 3 открывается, за счет чего начинается разряд конденсатора 5 через сопротивление 4 и открытый диод 3 (эпюра фиг. 2). Время разряда конденсатора также пропорционально не только значению заряда конденсатора 5, но и скважности импульсов. При разряде конденсатора 5 до значения логического нуля элемента 7, на выходе устройства формируется значение логической единицы. The device operates as follows: if, when turned on, the signal at the input corresponds to a logical zero, then a logical unit is formed at the output of the input inverter 9 and the AND-NOT 1 element connected to it, while short pulses of positive polarity begin to pass to the input of the AND 10 element pulse generator 12 (plot A in figure 2), which through the diode 11 and resistor 4 begin to charge the capacitor 5 (plot y in figure 2). The capacitor 5 is charged only at the moment of existence of short pulses, thereby, the charge time increases by an amount equal to the ratio of the pulse repetition period to their duration. When the voltage across the capacitor is equal to the value of a logical unit at the output of element (2), a value of logical zero appears, which sets the RS-trigger to zero state (diagram d of Fig. 2). The delay in the occurrence of a logical zero at the trigger output relative to the input signal is proportional not only to the product of the capacitor 5 capacitance and resistor 4 but also to the pulse duty cycle from the output of the shaper 12. When an equal logic unit appears at the input of the device at the output of the inverter, and accordingly at the output of the element And 10, a logical zero value is formed, which closes the diode 11. At the output of the AND-NOT 1 element, short pulses of negative polarity appear (diagram from figure 2), at the moment splendens which diode 3 is opened, thereby starting discharge of the capacitor 5 through the resistor 4 and an outdoor diode 3 (diagram of FIG. 2). The discharge time of the capacitor is also proportional not only to the value of the charge of the capacitor 5, but also to the duty cycle of the pulses. When the capacitor 5 is discharged to the logical zero value of element 7, the value of the logical unit is formed at the output of the device.

Таким образом, введение дополнительных формирователя последовательности импульсов с высокой скважностью, элементов И-НЕ и И выгодно отличает предлагаемое устройство от уже известных, обеспечивая расширение диапазона задержки за счет обеспечения возможности формования больших длительностей задержки без увеличения значений резистора и конденсатора. Thus, the introduction of additional shaper of a pulse train with high duty cycle, I-NOT and I elements compares the proposed device from the already known ones, providing an extension of the delay range due to the possibility of forming long delay times without increasing the values of the resistor and capacitor.

Claims

A delay device containing an inverter, the input of which is connected to the input bus and to the first input of the first coincidence element, an RS trigger, whose S-input is connected via a capacitor to the common bus, to the first output of the resistor and to the first input of the second coincidence element, the output of which is connected with the R input of the RS flip-flop, the second input with the cathode of the first diode, the anode of which is connected to the second output of the resistor, the second diode, the output bus, characterized in that a pulse generator and a third coincidence element are introduced into it, the first input of which is connected connected to the output of the pulse generator and to the second input of the first coincidence element, the second input to the inverter output and to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the output of the first coincidence element, and the output bus is connected to the direct output RS- trigger.