RU2234801C1

RU2234801C1 - Pulse generator

Info

Publication number: RU2234801C1
Application number: RU2003111557/09A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Крамков (RU); Г.И. Крамков; Г.И. Шишкин (RU); Г.И. Шишкин
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: pulse engineering.

SUBSTANCE: pulse generator has EXCLUSIVE OR gate 1, first inverter 2 made in the form of input signal inverting Schmitt flip-flop, second inverter 3, third and fourth open-drain inverters 4 and 5, respectively, NOR gate 6, integrating RC circuit 7, choke coil 8 wound on rectangular hysteresis loop core, resistor 9, and power bus 10. Output of EXCLUSIVE OR gate 1 is connected through integrating RC circuit 7 to input of inverter 2 whose output is connected to inputs of inverters 3 and 4. Output of inverter 3 is connected to input of inverter 5 and to one of inputs of EXCLUSIVE OR gate 1 whose other input is connected to output of NOR gate 6. First input of NOR gate 6 is connected to output of inverter 4 and to first lead of choke coil 8, second input, to third lead of choke coil 8 and to output of inverter 5. Second lead of choke coil 8 is connected through resistor 9 to power bus 10.

EFFECT: enhanced temperature stability of output pulse generation frequency.

1 cl, 1 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. а.с. СССР №450322 от 02.12.72, МКИ: Н 03 К 3/30, “Двухтактный генератор импульсов”, автор B.C.Моин, опубл. 15.11.74. Бюл. №42), содержащий транзисторы, база-эмиттерные переходы которых зашунтированы диодами, и выходной трансформатор, имеющий обмотку обратной связи с отводом, зашунтиро- ванную резистивно-емкостной цепочкой. База одного транзистора соединена с общей точкой соединения резистора и конденсатора резистивно-емкостной цепочки, а база другого транзистора - с отводом обмотки обратной связи через вновь введенный резистор.Known pulse generator (see AS USSR No. 450322 dated 02.12.72, MKI: H 03 K 3/30, “Push-pull pulse generator”, author BC Moin, publ. 15.11.74. Bull. No. 42), containing transistors, the base-emitter junctions of which are shunted by diodes, and an output transformer having a feedback winding with a tap, shunted by a resistive-capacitive circuit. The base of one transistor is connected to a common point of connection of the resistor and capacitor of the resistive-capacitive circuit, and the base of the other transistor is connected to the tap of the feedback winding through the newly introduced resistor.

Недостатком генератора импульсов является большое собственное потребление вследствие большого тока коллектора открытого транзистора.The disadvantage of the pulse generator is its large consumption due to the high collector current of the open transistor.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является генератор импульсов (см. патент РФ №2129331 от 23.09.97, МКИ: Н 03 К 3/30, “Генератор импульсов”, авторов Е.И.Рыжакова и Г.И.Шишкина, опубл. 20.04.99. Бюл. №11), содержащий два инвертора, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два транзистора разного типа проводимости, три резистора, дроссель и интегрирующую RC-цепь. Выход первого инвертора соединен с первым выводом дросселя, эмиттерами транзисторов и входом второго инвертора, выход которого через первый резистор соединен с вторым выводом дросселя и с базами транзисторов. Первый вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с коллектором первого транзистора и через второй резистор - с шиной питания, второй вход - с коллектором второго транзистора и через третий резистор - с общей шиной, а выход - с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора. Выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через интегрирующую RC-цепь соединен с входом первого инвертора.The closest to the claimed invention in terms of essential features is a pulse generator (see RF patent No. 2129331 from 09/23/97, MKI: H 03 K 3/30, “Pulse generator”, authors E. I. Ryzhakova and G. I. Shishkin , publ. 04/20/99. Bull. No. 11), containing two inverters, two elements EXCLUSIVE OR, two transistors of different types of conductivity, three resistors, a choke and an integrating RC circuit. The output of the first inverter is connected to the first output of the inductor, the emitters of the transistors and the input of the second inverter, the output of which through the first resistor is connected to the second output of the inductor and to the bases of the transistors. The first input of the first EXCLUSIVE OR element is connected to the collector of the first transistor and through the second resistor to the power bus, the second input to the collector of the second transistor and through the third resistor to the common bus, and the output to the first input of the second EXCLUSIVE OR element, the second input of which connected to the output of the second inverter. The output of the second element EXCLUSIVE OR through an integrating RC circuit is connected to the input of the first inverter.

Недостатком данного генератора импульсов являются сложность схемной реализации, связанная с большим количеством элементов.The disadvantage of this pulse generator is the complexity of the circuit implementation associated with a large number of elements.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание генератора импульсов, обладающего простой схемной реализацией.The problem solved by the invention is the creation of a pulse generator having a simple circuit implementation.

Технический результат, заключающийся в упрощении генератора, достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого через интегрирующую RC-цепь соединен со входом первого инвертора, выполненного в виде триггера Шмитта с инверсией входного сигнала, выход которого через второй инвертор соединен с одним входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дроссель, выполненный на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, второй вывод которого соединен с одним из выводов резистора, и шину питания, введены элемент ИЛИ-НЕ, третий и четвертый инверторы с открытым стоком, входы которых соединены соответственно со входом и выходом второго инвертора, выход третьего инвертора соединен с первым выводом дросселя и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом четвертого инвертора и вновь введенным третьим выводом дросселя, а выход - с другим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вывод резистора подключен к шине питания.The technical result, which consists in simplifying the generator, is achieved by the fact that in a pulse generator containing an EXCLUSIVE OR element, the output of which is connected via an integrating RC circuit to the input of the first inverter, made in the form of a Schmitt trigger with an inverse of the input signal, the output of which is connected through the second inverter with one input of the element EXCLUSIVE OR, a throttle made on a core with a rectangular hysteresis loop, the second terminal of which is connected to one of the terminals of the resistor, and the power bus, the AND element is introduced LEE, the third and fourth open drain inverters, the inputs of which are connected respectively to the input and output of the second inverter, the output of the third inverter is connected to the first output of the inductor and the first input of the OR-NOT element, the second input of which is connected to the output of the fourth inverter and the newly introduced the third output of the inductor, and the output with the other input of the EXCLUSIVE OR element, the other output of the resistor is connected to the power bus.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить схему генератора за счет уменьшения количества элементов, входящих в схему.The specified set of features allows you to simplify the generator circuit by reducing the number of elements included in the scheme.

На чертеже приведена принципиальная схема генератора импульсов.The drawing shows a schematic diagram of a pulse generator.

Генератор импульсов содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, первый инвертор 2, выполненный в виде триггера Шмитта с инверсией входного сигнала, второй инвертор 3, третий 4 и четвертый 5 инверторы с открытым стоком, элемент ИЛИ-НЕ 6, интегрирующую RC-цепь 7, дроссель 8, выполненный на сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса, резистор 9 и шину 10 питания.The pulse generator contains an element EXCLUSIVE OR 1, the first inverter 2, made in the form of a Schmitt trigger with inversion of the input signal, the second inverter 3, the third 4 and fourth 5 inverters with open drain, the OR-NOT 6 element integrating the RC circuit 7, inductor 8 made on the core with a rectangular hysteresis loop, a resistor 9 and a power bus 10.

Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 через интегрирующую RC-цепь 7 соединен с входом инвертора 2, выход которого подключен к входам инверторов 3 и 4. Выход инвертора 3 соединен с входом инвертора 5 и одним из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 6. Первый вход элемента ИЛИ-НЕ 6 подключен к выходу инвертора 4 и первому выводу дросселя 8, второй вход - к третьему выводу дросселя 8 и выходу инвертора 5. Третий вывод дросселя 8 через резистор 9 соединен с шиной 10 питания.The output of the EXCLUSIVE OR 1 element through an integrating RC circuit 7 is connected to the input of the inverter 2, the output of which is connected to the inputs of the inverters 3 and 4. The output of the inverter 3 is connected to the input of the inverter 5 and one of the inputs of the EXCLUSIVE OR 1 element, the other input of which is connected to the output element OR NOT 6. The first input of element OR NOT 6 is connected to the output of the inverter 4 and the first output of the inductor 8, the second input to the third output of the inductor 8 and the output of the inverter 5. The third output of the inductor 8 is connected through the resistor 9 to the power bus 10.

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

При включении питания за счет разряженного конденсатора интегрирующей RC-цепи 7 на выходе инвертора 2 устанавливается уровень логической "1". На выходах инверторов 3 и 4 устанавливается уровень логического "0", а инвертор 5 устанавливается в высокоимпедансное состояние на выходе. Через обмотку дросселя 8 начинает протекать ток, перемагничивающий сердечник дросселя 8 по цепи: "шина 10 питания, резистор 9, обмотка дросселя 8, выход инвертора 4". На первый и второй входы элемента ИЛИ-НЕ 6 поступают соответственно уровни логического "0" и логической "1", а на его выходе устанавливается уровень логического "0". Так как на оба входа элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 поступают уровни логического "0" с выходов инвертора 3 и элемента ИЛИ-НЕ 6, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливается уровень логического "0", подтверждающий разряженное состояние конденсатора интегрирующей RC-цепи 7, и, следовательно, исходное состояние генератора импульсов.When you turn on the power due to the discharged capacitor integrating RC-circuit 7 at the output of the inverter 2 is set to logical level "1". At the outputs of inverters 3 and 4, the logic level is set to “0”, and inverter 5 is set to a high-impedance state at the output. A current begins to flow through the winding of the inductor 8, magnetizing the core of the inductor 8 along the circuit: "power bus 10, resistor 9, winding of the inductor 8, inverter output 4". The first and second inputs of the OR-NOT 6 element receive the logical “0” and logical “1” levels, respectively, and the logical “0” level is set at its output. Since both inputs of the EXCLUSIVE OR 1 element receive logical “0” levels from the outputs of the inverter 3 and the OR-NOT 6 element, the output of the EXCLUSIVE OR 1 element is set to the logical “0” level, confirming the discharged state of the capacitor of the integrating RC circuit 7, and therefore the initial state of the pulse generator.

После перемагничивания сердечника дросселя 8 падение напряжения на нем уменьшается, и на обоих входах элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического "0", а на его выходе - уровень логической "1", который поступит на один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливается уровень логической "1", и конденсатор интегрирующей RC-цепи 7 заряжается до порога срабатывания инвертора 2. Инвертор 2 переключается в состояние логического "0", а инвертор 3 - в состояние логической "1". На выходе инвертора 5 устанавливается уровень логического "0", а инвертор 4 устанавливается в высокоимпедансное состояние на выходе. Дроссель 8 начинает перемагничиваться током резистора 9 по цепи: "шина 10 питания, резистор 9, обмотка дросселя 8, выход инвертора 5". Одновременно на выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического "0", подтверждающий уровень логической "1" на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. Так как постоянная времени интегрирующей RC-цепи 7 выбирается много меньше постоянной времени перемагничивания сердечника дросселя 8, то конденсатор интегрирующей RC-цепи 7 зарядится до уровня логической "1" задолго до окончания процесса перемагничивания дросселя 8. По окончании процесса перемагничивания сердечника дросселя 8 падение напряжения на нем уменьшается и на обоих входах элемента ИЛИ-НЕ 6 устанавливается уровень логического "0", а на его выходе - уровень логической "1". На обоих входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливаются уровни логической "1", а на его выходе - уровень логического "0", обеспечивающий быстрый разряд конденсатора интегрирующей RC-цепи 7. Далее процесс формирования импульсов повторяется.After the magnetization reversal of the core of inductor 8, the voltage drop across it decreases, and at both inputs of the OR-NOT 6 element, the logic level is set to “0”, and at its output, the logic level is “1”, which will go to one of the inputs of the EXCLUSIVE OR 1. the output of the EXCLUSIVE OR 1 element is set to logical “1”, and the capacitor of the integrating RC circuit 7 is charged to the threshold of inverter 2. Inverter 2 switches to logical “0”, and inverter 3 to logical “1”. The output of the inverter 5 is set to a logical level of "0", and the inverter 4 is set to a high impedance state at the output. The inductor 8 begins to be magnetized by the current of the resistor 9 along the circuit: "power bus 10, resistor 9, the winding of the inductor 8, the output of the inverter 5". At the same time, the logic level “0” is set at the output of the OR-NOT 6 element, which confirms the logic level “1” at the output of the EXCLUSIVE OR 1. Since the time constant of the integrating RC circuit 7 is chosen much less than the magnetization reversal time constant of the core of the inductor 8, the integrating capacitor The RC circuit 7 will be charged to the logic level “1” long before the end of the magnetization reversal process of the inductor 8. At the end of the magnetization reversal process of the core of the inductor 8, the voltage drop across it decreases and at both inputs that OR NOT 6 the logical level is set to “0”, and at its output - the logical level is “1”. At both inputs of the EXCLUSIVE OR 1 element, the logic levels are set to “1”, and at its output, the logic level is “0”, which ensures fast discharge of the capacitor of the integrating RC circuit 7. Next, the pulse formation process is repeated.

При построении генератора импульсов используется четыре инвертора, один элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один элемент ИЛИ-НЕ, один конденсатор, два резистора, один дроссель. Всего - десять элементов.When constructing a pulse generator, four inverters are used, one element EXCLUSIVE OR, one element OR-NOT, one capacitor, two resistors, one inductor. There are ten elements in total.

В прототипе используется два инвертора, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два транзистора, один дроссель, четыре резистора, один конденсатор. Всего - двенадцать элементов.The prototype uses two inverters, two elements EXCLUSIVE OR, two transistors, one inductor, four resistors, one capacitor. There are twelve elements in total.

Следовательно, по количеству используемых элементов схема предлагаемого генератора упрощена в 1,2 раза.Therefore, the number of elements used, the scheme of the proposed generator is simplified by 1.2 times.

Одновременно заявляемый генератор обладает более высокой температурной стабильностью частоты генерации выходных импульсов по сравнению с прототипом, в котором напряжение перемагничивания дросселя, а следовательно, частота генерации прямо пропорциональны напряжению перехода база-эмиттер транзистора, которое, в свою очередь, практически линейно зависит от температуры.At the same time, the inventive generator has a higher temperature stability of the frequency of generation of the output pulses in comparison with the prototype, in which the magnetization reversal voltage of the inductor, and therefore the generation frequency, are directly proportional to the base-emitter junction voltage of the transistor, which, in turn, is almost linearly dependent on temperature.

Изготовлен лабораторный макет генератора. Испытания макета подтвердили работоспособность заявленного устройства и его практическую ценность.A laboratory model of the generator was made. Tests of the layout confirmed the operability of the claimed device and its practical value.

Claims

A pulse generator containing an EXCLUSIVE OR element, the output of which through an integrating RC circuit is connected to the input of the first inverter, made in the form of a Schmitt trigger with inversion of the input signal, the output of which through the second inverter is connected to one input of the EXCLUSIVE OR, a choke made on the core with a rectangular hysteresis loop, the second terminal of which is connected to one of the terminals of the resistor, and a power bus, characterized in that the OR-NOT element, the third and fourth open-drain inverters, and cat inputs are introduced ryh are connected respectively to the input and output of the second inverter, the output of the third inverter is connected to the first output of the inductor and the first input of the OR-NOT element, the second input of which is connected to the output of the fourth inverter and the newly introduced third output of the inductor, and the output to the other input of the EXCLUSIVE OR , the other terminal of the resistor is connected to the power bus.