RU2766433C1

RU2766433C1 - Pulse sequence generator

Info

Publication number: RU2766433C1
Application number: RU2021119582A
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Фатин; Виктор Николаевич Арбузов; Сергей Евгеньевич Бабнев; Александр Сергеевич Буров; Константин Сергеевич Кирсанов; Алексей Валерьевич Шилов
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2022-03-15

Abstract

FIELD: electronic pulse and digital technology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electronic pulse and digital technology and is intended for multichannel generation of bipolar and/or unipolar pulses with high currents. The pulse train generator contains a frequency divider, a sample address generator, a ROM, a buffer register, the first, second and third output pulse shapers, the first, second and third current sensors, a reference voltage source, a rectifier-adder, a noise filter, a threshold device, an operation inhibit generator forming elements. Each shaper of output pulses contains the first and second shaping elements and a block of current limiters.

EFFECT: increasing the reliability of the generator by preventing the occurrence of ultra-large output pulse currents in it.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электронной импульсной и цифровой техники, и предназначено для многоканального генерирования двухполярных и/или однополярных импульсов с высокими значениями токов.The invention relates to the field of electronic pulse and digital technology, and is intended for multichannel generation of bipolar and/or unipolar pulses with high current values.

Известен генератор последовательностей импульсов (патент RU №2718218 приоритет от 29.08.2019 г. «Генератор последовательностей импульсов», Авторы: Фатин В.Н., Потапов А.К., МПК Н03К 3/84, опубликовано 31.03.2020 г. Бюл. №10) содержащий делитель частоты, генератор адресов выборок, элемент задержки, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), RC-цепь, буферный регистр, первый формирователь выходных импульсов, второй формирователь выходных импульсов, внешний источник опорных напряжений. Вход делителя частоты является входом генератора последовательностей импульсов, а выход соединен с входом элемента задержки и входом генератора адресов выборок. Группа выходов генератора адресов выборок соединена с группой адресных входов ПЗУ. Группа выходов ПЗУ соединена с группой входов буферного регистра. Первый управляющий вход буферного регистра соединен с выходом элемента задержки, а второй управляющий вход соединен с выходом RC-цеии. Первый и второй выходы буферного регистра соединены соответственно с первым и вторым входами первого формирователя выходных импульсов, а третий и четвертый выходы соединены соответственно с первым и вторым входами второго формирователя выходных импульсов. Выходы первого и второго формирователей выходных импульсов являются соответствующими первым и вторым выходами генератора последовательностей импульсов. Каждый формирователь выходных импульсов содержит первый и второй формирующие элементы, блок ограничителей тока. Первые входы первого и второго формирующих элементов являются соответственно первым и вторым входами соответствующего формирователя выходных импульсов. Вторые входы первых формирующих элементов соединены с первыми входами блоков ограничителей тока и являются первым входом питания формирователя выходных импульсов. Вторые входы вторых формирующих элементов соединены со вторыми входами блока ограничителей тока и являются вторым входом питания формирователя выходных импульсов. Первый и второй вход питания формирователя выходных импульсов подключают соответственно к выходам внешнего источника опорных напряжений. Первый и второй выходы каждого блока ограничителей тока соединены соответственно с входами питания соответствующего первого формирующего элемента, а третий и четвертый выходы - соединены соответственно с входами питания соответствующего второго формирующего элемента, выходы каждых первого и второго формирующих элементов объединены и являются выходом соответствующего формирователя выходных импульсов. Данное устройство выбрано в качестве наиболее близкого аналога.A pulse sequence generator is known (patent RU No. 2718218 priority dated 08/29/2019 "Pulse sequence generator", Authors: Fatin V.N., Potapov A.K., IPC N03K 3/84, published on 31.03.2020, Bull. No. 10) containing a frequency divider, sample address generator, delay element, read-only memory (ROM), RC circuit, buffer register, first output pulse shaper, second output pulse shaper, external reference voltage source. The input of the frequency divider is the input of the pulse train generator, and the output is connected to the input of the delay element and the input of the sample address generator. The group of outputs of the sample address generator is connected to the group of address inputs of the ROM. The ROM output group is connected to the buffer register input group. The first control input of the buffer register is connected to the output of the delay element, and the second control input is connected to the output of the RC circuit. The first and second outputs of the buffer register are connected to the first and second inputs of the first output pulse shaper, respectively, and the third and fourth outputs are connected to the first and second inputs of the second output pulse shaper, respectively. The outputs of the first and second output pulse shapers are the corresponding first and second outputs of the pulse train generator. Each output pulse shaper contains the first and second forming elements, a current limiter block. The first inputs of the first and second forming elements are, respectively, the first and second inputs of the corresponding output pulse shaper. The second inputs of the first forming elements are connected to the first inputs of the current limiter blocks and are the first power input of the output pulse shaper. The second inputs of the second forming elements are connected to the second inputs of the current limiter block and are the second power input of the output pulse shaper. The first and second power inputs of the output pulse shaper are connected respectively to the outputs of an external reference voltage source. The first and second outputs of each block of current limiters are connected respectively to the power inputs of the corresponding first forming element, and the third and fourth outputs are connected respectively to the power inputs of the corresponding second forming element, the outputs of each first and second forming elements are combined and are the output of the corresponding output pulse shaper. This device is selected as the closest analogue.

Недостатком известного устройства является отсутствие в нем защиты от сверхбольших выходных импульсных токов (превышающих значения в десятки ампер), возникающих в его формирующих элементах и приводящих к выходу их из строя при:The disadvantage of the known device is the lack of protection against ultra-high output pulse currents (exceeding values of tens of amperes) that occur in its forming elements and lead to their failure when:

- подключении в качестве нагрузки электромеханического привода (например, вентильного двигателя), отрабатывающего, кроме прочих, такие «тяжелые» режимы работы, как «Разгон», «Торможение», «Реверс»;- connection as a load of an electromechanical drive (for example, a brushless motor), which, among others, fulfills such “heavy” operating modes as “Acceleration”, “Braking”, “Reverse”;

- возникновении короткого замыкания на выходе генератора последовательностей импульсов;- the occurrence of a short circuit at the output of the pulse sequence generator;

- иных нештатных (аварийных) ситуациях.- other emergency (emergency) situations.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании генератора последовательностей импульсов со следующими характеристиками:The technical problem to be solved by the invention is to create a pulse sequence generator with the following characteristics:

- содержащего не менее трех каналов генерирования импульсов;- containing at least three channels for generating pulses;

- обладающего возможностью независимо в каждом канале простого способа наращивания мощности выходных импульсов;- having the possibility independently in each channel of a simple way to increase the power of the output pulses;

- требующего для формирования выходных двухполярных импульсов источника постоянных напряжений не более чем с двумя опорными номиналами (U1 и U2);- requiring for the formation of output bipolar pulses a constant voltage source with no more than two reference ratings (U1 and U2);

- имеющего защиту от сверхбольших выходных токов;- having protection against superhigh output currents;

- сохраняющего работоспособность с заданными электрическими характеристиками в условиях воздействия внешних воздействующих факторов (ВВФ) с высокими значениями характеристик воздействия и обладающего защитой от сквозных токов во время воздействия ВВФ.- maintaining operability with specified electrical characteristics under the influence of external influencing factors (WWF) with high values of the impact characteristics and having protection against through currents during the action of WWF.

Техническими результатами, на достижение которых направлено изобретение, являются повышение надежности, расширение функциональных возможностей.The technical results to be achieved by the invention are increased reliability, enhanced functionality.

Данные технические результаты достигаются тем, что в генераторе последовательностей импульсов, содержащем делитель частоты, вход которого является входом генератора последовательностей импульсов, а выход соединен с входом генератора адресов выборок, группа выходов которого соединена с группой входов постоянного запоминающего устройства, группа выходов которого соединена с группой входов буферного регистра, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами первого формирователя выходных импульсов, а третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым входами второго формирователя выходных импульсов, при этом каждый формирователь выходных импульсов содержит блок ограничителей тока и первый и второй формирующие элементы, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами соответствующего формирователя выходных импульсов, второй вход каждого первого формирующего элемента соединен с первым входом соответствующего блока ограничителей тока и является первым входом питания формирователя выходных импульсов, второй вход каждого второго формирующего элемента соединен со вторым входом соответствующего блока ограничителей тока и является вторым входом питания формирователя выходных импульсов, первый и второй выходы каждого блока ограничителей тока соединены соответственно с входами питания соответствующего первого формирующего элемента, а третий и четвертый выходы - соединены, соответственно, с входами питания соответствующего второго формирующего элемента, выходы каждых первого и второго формирующих элементов объединены и являются выходом соответствующего формирователя выходных импульсов, новым является то, что дополнительно введены третий формирователь выходных импульсов, первый, второй и третий датчики тока, источник опорного напряжения, выпрямитель-сумматор, фильтр помех, пороговое устройство, формирователь запрета работы формирующих элементов, пятый и шестой выходы буферного регистра соединены с первым и вторым входами третьего формирователя выходных импульсов, при этом выход каждого формирователя выходных импульсов соединен с входом соответствующего датчика тока и является соответствующим выходом генератора последовательностей импульсов, выход каждого датчика тока соединен с соответствующим входом выпрямителя-сумматора, выход которого соединен с последовательно соединенными фильтром помех, пороговым устройством и формирователем запрета работы формирующих элементов, выход последнего из которых соединен с третьими входами каждого формирующего элемента, а второй вход порогового устройства соединен с выходом источника опорного напряжения.These technical results are achieved by the fact that in the pulse sequence generator containing a frequency divider, the input of which is the input of the pulse sequence generator, and the output is connected to the input of the sample address generator, the output group of which is connected to the input group of the permanent storage device, the output group of which is connected to the group buffer register inputs, the first and second outputs of which are connected to the first and second inputs of the first output pulse shaper, and the third and fourth outputs are connected to the first and second inputs of the second output pulse shaper, each output pulse shaper contains a current limiter unit and the first and second forming elements, the first inputs of which are respectively the first and second inputs of the corresponding output pulse shaper, the second input of each first forming element is connected to the first input of the corresponding block of current limiters and is the first th power input of the output pulse shaper, the second input of each second forming element is connected to the second input of the corresponding block of current limiters and is the second power input of the output pulse shaper, the first and second outputs of each block of current limiters are connected respectively to the power inputs of the corresponding first forming element, and the third and the fourth outputs are connected, respectively, to the power inputs of the corresponding second forming element, the outputs of each first and second forming elements are combined and are the output of the corresponding output pulse shaper, what is new is that the third output pulse shaper, the first, second and third sensors are additionally introduced current, a reference voltage source, a rectifier-adder, a noise filter, a threshold device, a shaper for prohibiting the operation of the forming elements, the fifth and sixth outputs of the buffer register are connected to the first and second inputs of the third shaper output pulse generator, wherein the output of each output pulse shaper is connected to the input of the corresponding current sensor and is the corresponding output of the pulse sequence generator, the output of each current sensor is connected to the corresponding input of the rectifier-adder, the output of which is connected to a series-connected noise filter, a threshold device and a shaper prohibition of the operation of the forming elements, the output of the last of which is connected to the third inputs of each forming element, and the second input of the threshold device is connected to the output of the reference voltage source.

Повышение надежности достигается защитой от сверхбольших выходных токов, обеспечиваемой введением датчиков тока, источника опорного напряжения, выпрямителя-сумматора, фильтра помех, порогового устройства и формирователя запрета работы формирующих элементов.The increase in reliability is achieved by protection against ultra-high output currents, provided by the introduction of current sensors, a reference voltage source, a rectifier-adder, a noise filter, a threshold device, and a driver for prohibiting the operation of the forming elements.

Введение защиты от сверхбольших выходных токов обеспечивает возможность подключения в качестве нагрузки электромеханического привода, работающего в различных режимах, что расширяет функциональные возможности генератора последовательностей импульсов.The introduction of protection against ultra-high output currents makes it possible to connect an electromechanical drive operating in various modes as a load, which expands the functionality of the pulse sequence generator.

Три канала генерирования импульсов достигается введением дополнительно третьего формирователя выходных импульсов.Three channels of pulse generation are achieved by introducing an additional third output pulse shaper.

Наращивание мощности выходных импульсов в каждом канале может достигаться простым добавлением необходимого количества формирующих элементов (и соответствующего количества выходов блока ограничителей тока), включаемых параллельно имеющимся формирующим элементам.Increasing the power of the output pulses in each channel can be achieved by simply adding the required number of forming elements (and the corresponding number of outputs of the current limiter block) connected in parallel with the existing forming elements.

Сохранение работоспособности с заданными электрическими характеристиками в условиях воздействия ВВФ достигается благодаря выработанным схемотехническим решениям, в которых применяются только стойкие к ВВФ ЭРИ (электрорадиоизделие), а также применением блоков ограничителей тока.Preservation of operability with the given electrical characteristics under the conditions of exposure to WWF is achieved thanks to the developed circuit solutions, in which only ERI (electro-radio product) resistant to WWF are used, as well as the use of current limiter blocks.

На фиг. 1 представлена функциональная схема трехканального генератора последовательностей импульсов. На фиг. 2 представлены диаграммы выходного импульсного сигнала Uout и сигнала запрета работы формирующих элементов.In FIG. 1 shows a functional diagram of a three-channel pulse train generator. In FIG. 2 shows the diagrams of the output pulse signal Uout and the signal for prohibiting the operation of the forming elements.

Генератор последовательностей импульсов (фиг. 1) содержит делитель 1 частоты, генератор 2 адресов выборок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3, буферный регистр 4, первый 5, второй 6 и третий 7 формирователи выходных импульсов, внешний источник 8 опорных напряжений, первый 18, второй 19 и третий 20 датчики тока, источник 21 опорного напряжения, выпрямитель-сумматор 22, фильтр 23 помех, пороговое устройство 24, формирователь 25 запрета работы формирующих элементов.The pulse train generator (Fig. 1) contains a frequency divider 1, a generator of 2 sample addresses, a read only memory (ROM) 3, a buffer register 4, the first 5, the second 6 and the third 7 output pulse shapers, an external source 8 of the reference voltages, the first 18 , the second 19 and the third 20 current sensors, the source 21 of the reference voltage, the rectifier-adder 22, the noise filter 23, the threshold device 24, the shaper 25 prohibiting the operation of the forming elements.

Вход делителя 1 частоты является входом генератора последовательностей импульсов, а выход соединен с входом генератора 2 адресов выборок. Группа выходов генератора 2 адресов выборок соединена с группой адресных входов (Al-Aj) ПЗУ 3. Группа выходов ПЗУ 3 соединена с группой входов (D1-D6) буферного регистра 4.The input of the frequency divider 1 is the input of the pulse train generator, and the output is connected to the input of the sample address generator 2. The group of outputs of the generator 2 of sample addresses is connected to the group of address inputs (Al-Aj) of the ROM 3. The group of outputs of the ROM 3 is connected to the group of inputs (D1-D6) of the buffer register 4.

Первый и второй выходы буферного регистра 4 соединены, соответственно, с первым и вторым входами первого формирователя 5 выходных импульсов, третий и четвертый выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго формирователя 6 выходных импульсов, а пятый и шестой выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами третьего формирователя 7 выходных импульсов. Выходы первого 5, второго 6 и третьего 7 формирователей выходных импульсов соединены с входами первого 18, второго 19 и третьего 20 датчиков тока, соответственно, и являются соответствующими первым (Uout1), вторым (Uout2) и третьим (Uout3) выходами генератора последовательностей импульсов.The first and second outputs of the buffer register 4 are connected, respectively, with the first and second inputs of the first output pulse shaper 5, the third and fourth outputs are connected, respectively, with the first and second inputs of the second output pulse shaper 6, and the fifth and sixth outputs are connected, respectively, with the first and second inputs of the third shaper 7 output pulses. The outputs of the first 5, second 6 and third 7 output pulse shapers are connected to the inputs of the first 18, second 19 and third 20 current sensors, respectively, and are the corresponding first (Uout1), second (Uout2) and third (Uout3) outputs of the pulse sequence generator.

Каждый формирователь выходных импульсов 5 (6, 7) содержит первый 9 (11, 13) и второй 10 (12, 14) формирующие элементы, блок 15 (16, 17) ограничителей тока.Each shaper output pulses 5 (6, 7) contains the first 9 (11, 13) and second 10 (12, 14) forming elements, block 15 (16, 17) current limiters.

Первые входы (IN) первого 9 (11, 13) и второго 10 (12, 14) формирующих элементов являются, соответственно, первым и вторым входами соответствующего формирователя 5 (6, 7) выходных импульсов.The first inputs (IN) of the first 9 (11, 13) and second 10 (12, 14) forming elements are, respectively, the first and second inputs of the corresponding shaper 5 (6, 7) output pulses.

Вторые входы первых формирующих элементов 9, 11, 13 соединены, соответственно, с первыми входами блоков ограничителей тока 15, 16, 17 и являются первым входом питания формирователя выходных импульсов. Вторые входы вторых формирующих элементов 10, 12, 14 соединены, соответственно, со вторыми входами блока ограничителей тока 15, 16, 17 и являются вторым входом питания формирователя выходных импульсов. Первый и второй вход питания формирователя выходных импульсов подключают соответственно к выходам внешнего источника 8 опорных напряжений.The second inputs of the first forming elements 9, 11, 13 are connected, respectively, with the first inputs of the blocks of current limiters 15, 16, 17 and are the first power input of the output pulse shaper. The second inputs of the second forming elements 10, 12, 14 are connected, respectively, with the second inputs of the current limiter block 15, 16, 17 and are the second power input of the output pulse shaper. The first and second power inputs of the output pulse shaper are connected respectively to the outputs of an external source 8 of the reference voltages.

Первый и второй выходы каждого блока ограничителей тока 15 (16, 17) соединены, соответственно, с входами питания соответствующего первого формирующего элемента 9 (11, 13), а третий и четвертый выходы - соединены, соответственно, с входами питания соответствующего второго формирующего элемента 10 (12, 14), выходы каждых первого 9 (11, 13) и второго 10 (12, 14) формирующих элементов объединены и являются выходом соответствующего формирователя 5 (6, 7) выходных импульсов.The first and second outputs of each block of current limiters 15 (16, 17) are connected, respectively, to the power inputs of the corresponding first forming element 9 (11, 13), and the third and fourth outputs are connected, respectively, to the power inputs of the corresponding second forming element 10 (12, 14), the outputs of each first 9 (11, 13) and second 10 (12, 14) forming elements are combined and are the output of the corresponding shaper 5 (6, 7) output pulses.

Выход каждого датчика тока 18 (19, 20) соединен с соответствующим входом выпрямителя-сумматора 22. Выход выпрямителя-сумматора 22 соединен с последовательно соединенными фильтром помех 23, пороговым устройством 24 и формирователем 25 запрета работы формирующих элементов. Выход формирователя 25 запрета работы формирующих элементов соединен с третьими входами каждого формирующего элемента 9, 10, 11, 12, 13, 14. Второй вход порогового устройства 24 соединен с выходом источника 21 опорного напряжения.The output of each current sensor 18 (19, 20) is connected to the corresponding input of the rectifier-adder 22. The output of the rectifier-adder 22 is connected to a series-connected noise filter 23, a threshold device 24, and a shaper 25 that prohibits the operation of the forming elements. The output of the shaper 25 prohibiting the operation of the forming elements is connected to the third inputs of each forming element 9, 10, 11, 12, 13, 14. The second input of the threshold device 24 is connected to the output of the source 21 of the reference voltage.

Делитель 1 частоты может быть реализован на D-триггере (или на нескольких D-триггерах, или на базовом матричном кристалле (БМК) в зависимости от значения коэффициента деления «X») и обеспечивает деление частоты входных тактовых импульсов, поступающих от внешнего устройства (на фиг. 1 не показано), в требуемое число раз в зависимости от заданных значений параметров выходных импульсных сигналов. Если делить частоту входных тактовых импульсов не требуется, то данный узел исключается из состава генератора.Frequency divider 1 can be implemented on a D-flip-flop (or on several D-flip-flops, or on a basic matrix crystal (BMC) depending on the value of the division factor "X") and provides frequency division of the input clock pulses coming from an external device (by Fig. 1 is not shown), the required number of times depending on the specified values of the parameters of the output pulse signals. If it is not required to divide the frequency of the input clock pulses, then this node is excluded from the generator.

Генератор 2 адресов выборок может быть реализован на счетчике (или на нескольких счетчиках, или на БМК в зависимости от требуемой разрядности генератора 2 адресов выборок) и предназначен для генерирования адреса выборок для ПЗУ 3. Разрядность «j» выходов генератора 2 адресов выборок зависит от конкретных требований к параметрам выходных импульсных сигналов.The sample address generator 2 can be implemented on the counter (or on several counters, or on the BMC, depending on the required bit size of the sample address generator 2) and is designed to generate the sample address for the ROM 3. The bit width "j" of the outputs of the sample address generator 2 depends on the specific requirements for the parameters of output pulse signals.

ПЗУ 3 может быть реализовано на цифровом БМК и предназначено для формирования на своих выходах 6-разрядных кодов управления формирующими элементами 9, 10, 11, 12, 13, 14.ROM 3 can be implemented on a digital BMK and is designed to generate 6-bit control codes for forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14 at its outputs.

Делитель 1 частоты, генератор 2 адресов выборок и ПЗУ 3 могут быть реализованы на одном цифровом БМК.Frequency divider 1, sample address generator 2 and ROM 3 can be implemented on a single digital BMC.

Буферный регистр 4 предназначен для развязки сигналов между ПЗУ 3 и формирующими элементами 9, 10, 11, 12, 13, 14, и может быть реализован на шестиразрядном D-триггере или на многоканальном шинном формирователе.The buffer register 4 is intended for decoupling the signals between the ROM 3 and the forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14, and can be implemented on a six-bit D-flip-flop or on a multi-channel bus driver.

Формирующие элементы 9, 10, 11, 12, 13, 14 могут быть реализованы на аналоговых ключах. Выходной 6-разрядный код буферного регистра 4 управляет работой формирующих элементов 9, 10, 11, 12, 13, 14 в составах формирователей импульсов 5, 6, 7, которые выдают выходные импульсные сигналы Uout1, Uout2 и Uout3 первого, второго и третьего каналов генерирования соответственно.Forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14 can be implemented on analog keys. The output 6-bit code of the buffer register 4 controls the operation of the forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14 in the compositions of the pulse shapers 5, 6, 7, which produce output pulse signals Uout1, Uout2 and Uout3 of the first, second and third generation channels respectively.

Первый формирующий элемент 9 (11,13) формирует сигналы положительной полярности (положительный формирующий элемент), а второй формирующий элемент 10 (12 14) формирует сигналы отрицательной полярности (отрицательный формирующий элемент). Если канал предназначен для генерирования однополярных импульсных сигналов, его формирователь выходных импульсов содержит положительные первый и второй формирующие элементы или отрицательные первый и второй формирующие элементы в зависимости от требуемой полярности. При этом мощность однополярного варианта реализации формирователя выходных импульсов увеличивается вдвое по сравнению с двухполярным вариантом реализации формирователя выходных импульсов.The first forming element 9 (11,13) generates signals of positive polarity (positive forming element), and the second forming element 10 (12-14) generates signals of negative polarity (negative forming element). If the channel is designed to generate unipolar pulse signals, its output pulse shaper contains positive first and second shaping elements or negative first and second shaping elements, depending on the required polarity. In this case, the power of the unipolar version of the output pulse shaper is doubled compared to the bipolar version of the output pulse shaper.

От внешнего источника 8 опорных напряжений на входы формирующих элементов 9, 11, 13 подается опорное положительное напряжение U1, а на входы формирующих элементов 10, 12, 14 - опорное отрицательное напряжение U2. В зависимости от требуемой мощности выходных импульсов конкретного канала, каждый формирователь выходных импульсов 5 (6, 7) содержит один или несколько первых формирующих элементов, включенных параллельно, один или нескольких вторых формирующих элементов, включенных параллельно, а также один или несколько блоков ограничителей тока.From an external source 8 of reference voltages, a positive reference voltage U1 is supplied to the inputs of the forming elements 9, 11, 13, and a reference negative voltage U2 is supplied to the inputs of the forming elements 10, 12, 14. Depending on the required power of the output pulses of a particular channel, each output pulse shaper 5 (6, 7) contains one or more first forming elements connected in parallel, one or more second forming elements connected in parallel, as well as one or more blocks of current limiters.

Блоки ограничителей тока 15, 16, 17 могут быть выполнены на резисторах или индуктивностях (в зависимости от вида нагрузки), которые включают в цепи электропитания всех формирующих элементов. Блоки ограничителей тока 15, 16, 17 предотвращают пробой формирующих элементов 9, 10, 11, 12, 13, 14, ограничивая резкое возрастание амплитуды протекающих в них токов во время воздействия ВВФ.Blocks of current limiters 15, 16, 17 can be made on resistors or inductances (depending on the type of load), which are included in the power supply circuits of all forming elements. Blocks of current limiters 15, 16, 17 prevent the breakdown of the forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14, limiting the sharp increase in the amplitude of the currents flowing in them during exposure to the WWF.

Датчики тока 18, 19, 20 могут быть выполнены в виде трансформаторов на тороидальных пермаллоевых сердечниках с высокой магнитной проницаемостью (с целью существенного уменьшения массогабаритных характеристик датчиков). Первую обмотку на сердечнике трансформатора образует виток провода, идущего с выхода формирователя выходных импульсов, по которому протекает выходной импульсный сигнал Uout. Вторая обмотка трансформатора нагружается резистором, является выходом датчика тока и подключается к соответствующему входу выпрямителя-сумматора.Current sensors 18, 19, 20 can be made in the form of transformers on toroidal permalloy cores with high magnetic permeability (in order to significantly reduce the weight and size characteristics of the sensors). The first winding on the transformer core is formed by a coil of wire coming from the output of the output pulse shaper, through which the output pulse signal Uout flows. The second winding of the transformer is loaded with a resistor, is the output of the current sensor and is connected to the corresponding input of the rectifier-adder.

Выпрямитель-сумматор 22 может быть выполнен на трех диодных мостах, входы которых подключаются к датчикам тока, а выходы соединены вместе.Rectifier-adder 22 can be made on three diode bridges, the inputs of which are connected to current sensors, and the outputs are connected together.

Фильтр 23 помех представляет собой RC-цепочку для фильтрации импульсных помех, возникающих при работе формирующих элементов 9, 10, 11, 12, 13, 14, предотвращая ложное срабатывание защитного блока.The noise filter 23 is an RC circuit for filtering impulse noise that occurs during the operation of the forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14, preventing false operation of the protective unit.

Источник 21 опорного напряжения 21 может быть реализован различными схемотехническими решениями и должен обеспечивать высокостабильный уровень выходного напряжения.The source 21 of the reference voltage 21 can be implemented in various circuit solutions and must provide a highly stable output voltage level.

Пороговое устройство 24 представляет собой компаратор напряжения, который сравнивает входной сигнал, поступающий от фильтра 23 помех, с опорным напряжением источника 21.The threshold device 24 is a voltage comparator that compares the input signal from the noise filter 23 with the reference voltage of the source 21.

Формирователь 25 запрета представляет собой одновибратор, который формирует сигнал запрета работы формирующих элементов 9, 10, 11, 12, 13, 14.The prohibition shaper 25 is a single vibrator that generates a signal to prohibit the operation of the forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14.

Источник опорного напряжения 21, пороговое устройство 24 и формирователь запрета 25 могут быть реализованы на одной микросхеме ШИМ-контроллера.Reference voltage source 21, threshold device 24 and prohibition driver 25 can be implemented on a single PWM controller chip.

Генератор последовательностей импульсов работает следующим образом.The pulse train generator works as follows.

После включения внешнего электропитания генератора последовательностей импульсов на вход генератора (вход делителя 1 частоты) поступают от внешнего устройства тактовые импульсы «CLK IN» с частотой следования Fin. Делитель 1 частоты делит частоту поступающих на его вход тактовых импульсов «CLK 1N» на число «X». На выходе делителя 1 частоты формируются прямоугольные импульсы с частотой следования Fin/X, которые поступают на вход генератора 2 адресов выборок. Под действием входных импульсов, на выходе генератора 2 адресов формируются адресные коды с j-разрядностью, которые поступают на адресные входы A1-Aj ПЗУ 3 соответственно.After the external power supply of the pulse train generator is turned on, the generator input (frequency divider input 1) receives clock pulses “CLK IN” from the external device with a repetition rate Fin. The frequency divider 1 divides the frequency of the clock pulses "CLK 1N" arriving at its input by the number "X". At the output of the frequency divider 1, rectangular pulses with a repetition rate Fin/X are formed, which are fed to the input of the generator 2 of sample addresses. Under the action of input pulses, at the output of the generator 2 addresses are formed address codes with j-digits, which are fed to the address inputs A1-Aj of the ROM 3, respectively.

На группе выходов ПЗУ 3 с частотой обновления Fin/2X формируются шестиразрядные коды выборок, которые поступают на группу входов D1-D6 буферного регистра 4 соответственно. На выходе буферного регистра 4 формируются шестиразрядные управляющие коды, принимаемые от ПЗУ 3 и поступающие на входы IN формирующих элементов 9-14. На вторые входы (входы D) положительных формирующих элементов 9, 11, 13 поступает опорное положительное напряжение U1, а на вторые входы (входы D) отрицательных формирующих элементов 10, 12, 14- опорное отрицательное напряжение U2. Под действием управляющих импульсов на первых входах (входах IN) формирующих элементов 9, 10, 11, 12, 13, 14, на выходах формирователей выходных импульсов 5, 6, 7 образуются выходные импульсные сигналы Uou1l, Uout2 и Uout3. Блоки 15, 16, 17 ограничителей тока предотвращают пробой формирующих элементов, ограничивая протекающие в них токи во время воздействия ВВФ.On the group of outputs of the ROM 3 with a refresh rate of Fin/2X, six-bit codes of samples are formed, which are fed to the group of inputs D1-D6 of the buffer register 4, respectively. At the output of the buffer register 4, six-bit control codes are generated, received from the ROM 3 and fed to the IN inputs of the forming elements 9-14. The positive reference voltage U1 is supplied to the second inputs (D inputs) of the positive forming elements 9, 11, 13, and the reference negative voltage U2 is supplied to the second inputs (D inputs) of the negative forming elements 10, 12, 14. Under the action of control pulses at the first inputs (IN inputs) of the forming elements 9, 10, 11, 12, 13, 14, at the outputs of the output pulse shapers 5, 6, 7, output pulse signals Uou1l, Uout2 and Uout3 are formed. Blocks 15, 16, 17 of the current limiters prevent the breakdown of the forming elements, limiting the currents flowing in them during exposure to the WWF.

Выходные импульсные токи сигналов Uout, протекая в первых обмотках трансформаторов тока, индуцируют во вторых обмотках токи, пропорциональные сигналам Uout. Трансформаторы тока обеспечивают гальваническую развязку входов выпрямителя-сумматора от выходных импульсных сигналов Uout1, Uout2, Uout3 и преобразуют протекающий через них ток в напряжение, пропорциональное току. Выходы (вторые обмотки) трансформаторов нагружаются резисторами (на схеме не показаны) для предотвращения насыщения сердечников трансформаторов тока. Изменением номиналов нагрузочных резисторов трансформаторов тока изменяется порог срабатывания защитного блока.The output pulse currents of the signals Uout, flowing in the first windings of the current transformers, induce currents in the second windings proportional to the signals Uout. Current transformers provide galvanic isolation of the inputs of the rectifier-adder from the output pulse signals Uout1, Uout2, Uout3 and convert the current flowing through them into a voltage proportional to the current. The outputs (second windings) of the transformers are loaded with resistors (not shown in the diagram) to prevent saturation of the current transformer cores. By changing the ratings of the load resistors of the current transformers, the response threshold of the protective unit is changed.

Сигналы с выходов датчиков тока поступают на входы диодных мостов выпрямителя-сумматора. Сигналы на выходах датчиков тока могут быть двухполярными, а диодные мосты преобразуют двухполярные сигналы в однополярные, т.е. выделяют модули значений сигналов на своих входах. Объединенные выходы трех диодных мостов обеспечивают выделение максимального сигнала, поступающего с датчиков тока. Сигнал на выходе выпрямителя-сумматора меньше сигналов с датчиков тока на величину напряжения падения на двух диодах моста, причем это напряжение имеет отрицательную температурную зависимость, что обеспечивает «автоматическую» корректировку порога срабатывания защитного блока от изменения температуры, т.е. обеспечивает независимость работы защитного блока от изменения температуры.The signals from the outputs of the current sensors are fed to the inputs of the diode bridges of the rectifier-adder. Signals at the outputs of current sensors can be bipolar, and diode bridges convert bipolar signals to unipolar, i.e. allocate modules of signal values at their inputs. The combined outputs of three diode bridges ensure the selection of the maximum signal coming from the current sensors. The signal at the output of the rectifier-adder is less than the signals from the current sensors by the value of the drop voltage on the two diodes of the bridge, and this voltage has a negative temperature dependence, which provides "automatic" adjustment of the protection unit operation threshold from temperature changes, i.e. ensures the independence of the protection unit from temperature changes.

Сигнал с выхода выпрямителя-сумматора, проходя через фильтр помех, очищается от наведенных помех, и поступает на первый вход порогового устройства - компаратора. Пороговое устройство сравнивает сигнал на первом своем входе с опорным напряжением на втором своем входе. При превышении входным сигналом порогового значения (опорного) напряжения, компаратор «срабатывает» и выдает сигнал в формирователь запрета, который формирует сигнал, поступающий на третьи входы формирующих элементов, запрещая их работу, тем самым ограничивая выходные токи формирователей выходных импульсов (см. фиг. 2). Это предотвращает выходы из строя формирующих элементов генератора последовательностей импульсов.The signal from the output of the rectifier-adder, passing through the noise filter, is cleared of induced noise, and is fed to the first input of the threshold device - the comparator. The threshold device compares the signal at its first input with the reference voltage at its second input. When the input signal exceeds the threshold value (reference) voltage, the comparator “triggers” and outputs a signal to the prohibition generator, which generates a signal that arrives at the third inputs of the forming elements, prohibiting their operation, thereby limiting the output currents of the output pulse generators (see Fig. 2). This prevents failure of the forming elements of the pulse sequence generator.

Claims

Pulse sequence generator containing a frequency divider, the input of which is the input of the pulse sequence generator, and the output is connected to the input of the sample address generator, the output group of which is connected to the ROM input group, the output group of which is connected to the buffer register input group, the first and second outputs of which are connected to the first and second inputs of the first output pulse shaper, and the third and fourth outputs are connected to the first and second inputs of the second output pulse shaper, while each output pulse shaper contains a current limiter unit and the first and second forming elements, the first inputs of which are respectively the first and second inputs of the corresponding output pulse shaper, the second input of each first forming element is connected to the first input of the corresponding current limiter block and is the first power input of the output pulse shaper, W the second input of each second forming element is connected to the second input of the corresponding block of current limiters and is the second power input of the output pulse shaper, the first and second outputs of each block of current limiters are connected respectively to the power inputs of the corresponding first forming element, and the third and fourth outputs are connected respectively to the power inputs of the corresponding second forming element, the outputs of each first and second forming elements are combined and are the output of the corresponding output pulse shaper, characterized in that the third output pulse shaper, the first, second and third current sensors, a reference voltage source, a rectifier-adder are additionally introduced, noise filter, threshold device, shaper for prohibiting the operation of the forming elements, the fifth and sixth outputs of the buffer register are connected to the first and second inputs of the third output pulse shaper, while the output of each shaper the output pulse generator is connected to the input of the corresponding current sensor and is the corresponding output of the pulse sequence generator, the output of each current sensor is connected to the corresponding input of the rectifier-adder, the output of which is connected to the noise filter, the threshold device and the shaper of the prohibition of the operation of the forming elements connected in series, the output of the last of the which is connected to the third inputs of each forming element, and the second input of the threshold device is connected to the output of the reference voltage source.