RU2224355C2

RU2224355C2 - Pulse generator

Info

Publication number: RU2224355C2
Application number: RU2001125186/09A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Крамков; Г.И. Шишкин
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2004-02-20

Abstract

FIELD: pulse engineering; computers and control devices. SUBSTANCE: pulse generator characterized in immunity to external electrical and electromagnetic noise has three inverters, timing circuit, and integrating RC circuit. EFFECT: enhanced noise immunity. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления. The invention relates to a pulse technique and can be used in computing devices and control systems.

Известен генератор импульсов (см. патент 2146075 РФ, МПК Н 03 К 3/023. Генератор прямоугольных импульсов. И. И. Дикарева и Г.И.Шишкина, опубл. 27.02.2000, БИ 6), содержащий времязадающую цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора, конденсатора и дополнительного резистора, точка соединения резисторов и конденсатора подключена к входу триггера Шмитта, инверсный выход которого соединен со свободным выводом резистора, дополнительный резистор, включенный между свободным выводом конденсатора и прямым выходом триггера Шмитта. Сопротивления резистора и дополнительного резистора равны. A known pulse generator (see RF patent 2146075, IPC N 03 K 3/023. Rectangular pulse generator. I. I. Dikareva and G. I. Shishkin, publ. 02.27.2000, BI 6), containing a timing circuit consisting of series-connected resistor, capacitor and additional resistor, the connection point of the resistors and capacitor is connected to the input of the Schmitt trigger, the inverse output of which is connected to the free output of the resistor, an additional resistor connected between the free output of the capacitor and the direct output of the Schmitt trigger. The resistances of the resistor and the additional resistor are equal.

Недостатком данного генератора является высокая чувствительность к внешним помехам вследствие большого выходного сопротивления времязадающей цепи. The disadvantage of this generator is its high sensitivity to external noise due to the large output impedance of the timing circuit.

Наиболее близким к заявляемому объекту является генератор импульсов (Гутников B. C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988, с.154, рис.5.7а), содержащий три последовательно соединенных инвертора и времязадающую цепь, содержащую конденсатор и два последовательно соединенных резистора, включенных между выходом третьего и входом первого инвертора, средняя точка которых через конденсатор подключена к выходу второго инвертора. Closest to the claimed object is a pulse generator (Gutnikov BC Integrated electronics in measuring devices. - L.: Energoatomizdat, Leningrad. Department, 1988, p.154, Fig.5.7a), containing three series-connected inverters and a timing circuit, containing a capacitor and two series-connected resistors connected between the output of the third and the input of the first inverter, the midpoint of which is connected through the capacitor to the output of the second inverter.

Недостатком прототипа является низкая устойчивость к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех вследствие большого выходного сопротивления времязадающей цепи. The disadvantage of the prototype is the low resistance to external electric and electromagnetic interference due to the large output impedance of the timing circuit.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание генератора импульсов, обладающего повышенной помехоустойчивостью к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех. The problem solved by the invention is the creation of a pulse generator having increased noise immunity to external electric and electromagnetic interference.

Технический результат, заключающийся в повышении помехоустойчивости к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех, достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий первый инвертор, последовательно соединенные второй и третий инверторы и времязадающую цепь, первый вход которой соединен с выходом второго инвертора, второй вход - с выходом третьего инвертора, а выход - с входом первого инвертора, введена интегрирующая RC-цепь, вход которой соединен с выходом первого инвертора, а выход непосредственно или через вновь введенный резистор - с входом второго инвертора. The technical result, which consists in increasing the noise immunity to the effects of external electrical and electromagnetic interference, is achieved by the fact that a pulse generator comprising a first inverter, serially connected second and third inverters and a timing circuit, the first input of which is connected to the output of the second inverter, the second input to the output of the third inverter, and the output with the input of the first inverter, an integrating RC-circuit is introduced, the input of which is connected to the output of the first inverter, and the output directly or via newly denny resistor - to the input of the second inverter.

Кроме того, второй инвертор может быть выполнен в виде триггера Шмитта с инверсным выходом. Кроме того, времязадающая цепь может содержать два последовательно соединенных резистора и кварцевый резонатор, первый вывод которого подключен к точке соединения резисторов, второй вывод является первым входом времязадающей цепи, свободные выводы первого и второго резисторов являются, соответственно, выходом и вторым входом времязадающей цепи. In addition, the second inverter can be made in the form of a Schmitt trigger with an inverse output. In addition, the timing circuit may contain two series-connected resistors and a quartz resonator, the first terminal of which is connected to the connection point of the resistors, the second terminal is the first input of the timing circuit, the free terminals of the first and second resistors are the output and second input of the timing circuit, respectively.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить устойчивость генератора импульсов к воздействию внешних электрических и электромагнитных помех, наводимых на входе первого инвертора внешними источниками за счет снижения уровня внешних электрических и электромагнитных помех на входе второго инвертора. The specified set of features allows to increase the resistance of the pulse generator to the effects of external electrical and electromagnetic interference induced at the input of the first inverter by external sources by reducing the level of external electrical and electromagnetic interference at the input of the second inverter.

На фиг.1 приведена принципиальная схема генератора импульсов. На фиг.2 - второй вариант реализации времязадающей цепи, выполненной на основе кварцевого резонатора. Figure 1 shows a schematic diagram of a pulse generator. Figure 2 is a second embodiment of a timing chain made on the basis of a quartz resonator.

Генератор импульсов (см. фиг.1) содержит первый инвертор 1, последовательно соединенные второй 2 и третий 3 инверторы и времязадающую цепь 4. Первый вход времязадающей цепи 4 соединен с выходом инвертора 2, второй вход - с выходом инвертора 3, а выход времязадающей цепи 4 подключен к входу инвертора 1. Выход инвертора 1 подключен к входу интегрирующей RC-цепи, состоящей из резистора 5 и конденсатора 6. Выход интегрирующей RC-цепи непосредственно или через дополнительный резистор 7 соединен с входом инвертора 2. Времязадающая цепь 4 содержит конденсатор 8 и резисторы 9, 10. The pulse generator (see Fig. 1) contains a first inverter 1, serially connected second 2 and third 3 inverters and a timing circuit 4. The first input of the timing circuit 4 is connected to the output of the inverter 2, the second input is connected to the output of the inverter 3, and the output of the timing circuit 4 is connected to the input of the inverter 1. The output of the inverter 1 is connected to the input of the integrating RC circuit, consisting of a resistor 5 and a capacitor 6. The output of the integrating RC circuit directly or through an additional resistor 7 is connected to the input of the inverter 2. The timing circuit 4 contains a condensate Resistors 8 and 9, 10.

Возможен второй вариант реализации времязадающей цепи 4 (см. фиг.2), состоящей из кварцевого резонатора 11 и резисторов 12, 13. A second embodiment of a timing circuit 4 is possible (see FIG. 2), consisting of a quartz resonator 11 and resistors 12, 13.

Генератор импульсов работает следующим образом. The pulse generator operates as follows.

При включении питания конденсатор 6 интегрирующей RC-цепи 4 разряжен и на входе инвертора 2 присутствует уровень логического нуля. На выходе инвертора 2 появляется уровень логической единицы, который, поступая на вход инвертора 3, устанавливает на его выходе уровень логического нуля. Одновременно положительный перепад напряжения с выхода инвертора 2 через конденсатор 8 времязадающей цепи 4 поступает на вход инвертора 1, устанавливая на его выходе уровень логического нуля. Конденсатор 8 времязадающей цепи 4 начинает заряжаться по цепи: выход инвертора 2, резистор 10 времязадающей цепи 4, выход инвертора 3, при этом напряжение на выходе времязадающей цепи 4, а следовательно, и на входе инвертора 1 будет уменьшаться от уровня логической "1" до уровня порога срабатывания инвертора 1. When the power is turned on, the capacitor 6 of the integrating RC circuit 4 is discharged and a logic zero level is present at the input of the inverter 2. The output of the inverter 2 appears the level of the logical unit, which, entering the input of the inverter 3, sets the logic zero level at its output. At the same time, the positive voltage drop from the output of the inverter 2 through the capacitor 8 of the timing circuit 4 is supplied to the input of the inverter 1, setting the logic zero level at its output. The capacitor 8 of the timing circuit 4 starts charging on the circuit: the output of the inverter 2, the resistor 10 of the timing circuit 4, the output of the inverter 3, while the voltage at the output of the timing circuit 4, and therefore at the input of the inverter 1 will decrease from the logical level “1” to inverter threshold 1.

При достижении напряжения на входе инвертора 1 уровня порога срабатывания, на его выходе появляется уровень логической "1" и начинается заряд конденсатора 6 интегрирующей RC-цепи через резистор 5. При достижении на конденсаторе 6 напряжения уровня порога срабатывания инвертора 2, на выходе последнего установится уровень логического "0", который установит на выходе инвертора 3 уровень логической "1". Конденсатор 8 времязадающей цепи 4 начнет перезаряжаться в обратном направлении с выхода инвертора 3. When the voltage at the input of the inverter 1 reaches the threshold level, the logic level “1” appears at its output and the capacitor 6 of the integrating RC circuit starts charging through the resistor 5. When the voltage at the capacitor 6 reaches the threshold level of the inverter 2, the output level will be set logical "0", which will set the level of logical "1" at the inverter 3 output. The capacitor 8 of the timing circuit 4 will begin to recharge in the opposite direction from the output of the inverter 3.

При достижении напряжения на выходе времязадающей цепи 4, а следовательно, на входе инвертора 1 уровня порога срабатывания, на выходе инвертора 1 устанавливается уровень логического "0" и происходит разряд конденсатора 6 интегрирующей RC-цепи через резистор 5. Когда напряжение на конденсаторе 6 интегрирующей RC-цепи достигнет уровня порога срабатывания инвертора 2, на выходе последнего устанавливается уровень логической "1" и процесс генерации импульсов продолжится. В случае воздействия на вход инвертора 1 электрической помехи или электромагнитной наводки, последняя не будет проходить на вход инвертора 2, а следовательно, не будет нарушать работоспособность генератора импульсов, если ее длительность t_п не будет превышать величины t_п= кRC, где к - коэффициент определяемый структурой инвертора 2, R - величина сопротивления резистора 5, С - величина емкости конденсатора 6.When the voltage at the output of the timing circuit 4, and therefore at the input of the inverter 1 of the threshold level, is reached, the logic level “0” is set at the output of the inverter 1 and the capacitor 6 of the integrating RC circuit is discharged through the resistor 5. When the voltage at the capacitor 6 of the integrating RC -chains will reach the threshold level of inverter 2, at the output of the latter, the logic level “1” is set and the pulse generation process will continue. In the case of exposure to the input of the inverter 1 of electrical noise or electromagnetic interference, the latter will not pass to the input of the inverter 2, and therefore, will not interfere with the operability of the pulse generator if its duration t _p does not exceed the value t _p = kRC, where k is the coefficient determined by the structure of the inverter 2, R is the resistance value of the resistor 5, C is the capacitance of the capacitor 6.

Таким образом, генератор импульсов более устойчив к воздействию электрических помех и электромагнитных наводок по сравнению с прототипом, в котором при воздействии помехи на вход инвертора 1 последняя беспрепятственно будет проходить на вход инвертора 2, вызывая сбой в работе генератора импульсов. При использовании в качестве инвертора 2 триггера Шмитта возможно дополнительное повышение помехоустойчивости генератора импульсов за счет гистерезиса его передаточной характеристики. При втором варианте времязадающей цепи 4 возможно дополнительное повышение стабильности частоты генератора импульсов за счет использования кварцевого резонатора. Thus, the pulse generator is more resistant to electrical noise and electromagnetic interference compared to the prototype, in which when the noise acts on the input of the inverter 1, the latter will freely pass to the input of the inverter 2, causing the pulse generator to malfunction. When using 2 Schmitt triggers as an inverter, an additional increase in the noise immunity of the pulse generator is possible due to the hysteresis of its transfer characteristic. In the second embodiment of the timing circuit 4, an additional increase in the frequency stability of the pulse generator is possible due to the use of a quartz resonator.

Изготовлен лабораторный макет генератора импульсов, испытания которого подтвердили работоспособность и практическую ценность заявляемого объекта. A laboratory model of a pulse generator was manufactured, tests of which confirmed the operability and practical value of the claimed object.

Claims

1. A pulse generator comprising a first inverter, a second and third inverters connected in series and a timing circuit, the first input of which is connected to the output of the second inverter, the second input to the output of the third inverter, and the output to the input of the first inverter, characterized in that an integrating An RC circuit, the input of which is connected to the output of the first inverter, and the output, directly or through a newly introduced resistor, is connected to the input of the second inverter.

2. The pulse generator according to claim 1, characterized in that the second inverter is made in the form of a Schmitt trigger with an inverse output.

3. The pulse generator according to claim 1, characterized in that the timing circuit contains two series-connected resistors and a quartz resonator, the first terminal of which is connected to the connection point of the resistors, the second terminal is the first input of the timing circuit, the free terminals of the first and second resistors are respectively the second the input and output of the timing chain.