Устройство для задержки импульсов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее соединенные последовательно первый логический элемент, времязадающую RC-цепь, второй логический элемент, о-т яич ающе е с я тем, что/ с целью повышения его помехоустойчивости и расширения диапазона реализуемых задержек, в него введен логический элемент со свободным коллектором , причем входы логического элемента со свободным коллектором включены параллельно входам первого логического элемента, а выход элемента со свободным коллектором Соединен с выходом времяэадающей ЙС-цепи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н- 03 К 5 13. фг ф ° г Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

БИО- )а у !

ЪЖФА4

КО ИВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3369323/18-21 (22) 25.12,81 . (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (72) B.Á. Гитлин (71) Ижевский механичесКий институт (53) 621 318.5(088.8) (56) 1. Авторское. свидетельство СССР

Р 716143 кл. Н 03 К 5/13 17.06.77.

2. Гольденберг Л.М . Импульсные устройства. М, "Радио и связь", 1981. с. 74 (прототип) ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖКИ

ИМПУЛЬСОВ, содержащее соединенные последовательно первый логический

„,Я0„„1046924 д элемент, времязадающую .RC -цепь, второй логический элемент, о .т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его помехоустойчивости и расширения диапазона реализуемых задержек, в него введен логический элемент со свободным коллектором, причем входы логического элемента со свободным коллектором включены параллельно входам первого логического элемента, а выход элемента со свободным коллектором соединен с выходом времязадающей кС-цепи.

1046924

Повысить помехоустойчивость путем снижения величины номинала резисто ра RC -цепи не удается по двумя причинам. Во-первых, с уменьшением номинала этого резистора уменьшается .величина верхнего уровня входного напряжения U в„„ подаваемого на вход второго логического элемента. Разность (ОвХ„ — 0„0 1уменьшается, что также приводит к снижению помехоустойчивости. При величине номинала резистора меньше некоторого значения,,„,, устройство становится неработоспособным . Во-вторых, умень шение номинала резистора увеличивает ток нагрузки первого логического элемента. Это может вывести из строя выходные транзисторы первого логического элемента.

Таким образом,при любой величине сопротивления резистора рС-цепипомехоустойчивость элемента задержки бу. дет снижена.

Другим недостатком элемента задержки является ограниченный диапазон реализуемых задержек. Это объяс. няется двумя причинами. Во-первых, ограниченностью диапазона возможных значений резистора AC-цепи, и, как следствие, ограниченностью возможных значений постоянной времени

RC -цепи, равной i = R . Во-вторых, повышенным значением йапряжения

U O . При росте Об„о за счет входных токов второго логического элемента, Разность Ц„ - U „ уменьшается. Поскольку разйость Опор-Оек Ь уменьшается, то изменение напряжения на выходе RC -цепи от U „ до Опо будет занимать меньший промежуток времени. Поэтому время задержки реализуемое элементом задержки, сокращается. гер на двух элементах И-НЕ, инвертор,f0

30

40 существенным образом влияет на работоспособность элемента задержки. . 65

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах, требующих задержки переключения логических элементов, в частности в формирователях импульсов из перепадов напряжения, в ждущих мультивибраторах и т.д.

Известно устройство для задержки импульсов, содержащее RS -тригвыход которого подключен к одному из входов RS -триггера, интегрирующую RC -цепь, выход которой подключен к входу инвертора и к другому входу RS -триггера, входной инвертор, выход которого подключен к входу интегрирующей RC-.цепи и последовательную диодно-резистивную

RÑ-цепь, подключенную параллельно резистору интегрирующей цепи, при этом катод диода подключен к выходу входного инвертора Г1 ).

Однако устройство обладает пониженной помехоустойчивостью, что объясняется падением напряжения на диоде и сопротивлении диодно-резистивной цепочки и на сопротивлении резистора интегрирующей ЙС -цепи от протекания входных токов схемы

И-НЕ. Другой недостаток заключается в ограничении постоянной времени

RC интегрирующей цепи. Последнее объясняется возможностью самовозбуждения элементов И-НЕ при низкой скорости изменения напряжения на их входах, в частности эта скорость будет понижаться за счет закрывания диода при положительных напряжениях .на входе элемента И-НЕ, близких к порогу переключения этих элементов

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемым являются элементы задержки, содержащие первый логический элемент, дифференцирующую или интегрирующую RC â€,цепь и второй логический элемент, соединенные последовательно Е2 3.

Устройство обладает существенным недостатком, который определяется протеканием входных токов второго логического элемента .через сопротивление резистора RC -цепи. Эти токи создают на резисторе некоторое падение напряжения Ue . При увеличении номинала резистора величина

Овхц также увеличивается. В результате разница между пороговым напряжением Uäÿð и О „ о уменьшается.. Уменьшение Рази" „ p 0вх о " "водит пор к снижению помехоустойчйвости элемента. Поскольку помехоустойчивость логических элементов, выполненных 60 на микросхемах, составляет десятые доли вольта, то снижение помехоустойчивости из-эа увеличения Обх

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства для задержки импульсов и расширение диапазона реализуемых задержек.

Поставленная цель достигается .тем, что в устройство для задержки импульсов, содержащее соединенные последовательно первый логический элемент, времязадающую РС -цепь и второй логический элемент, введен логический элемент со свободным коллектором, причем входы логического элемента со свободным коллектором включены параллельно соответствующим входам первого логического элемента, а выход логического элемента со свободным коллектором соединен с выходом времязадакщей

RC -цепи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— временная диаграмма ее работы для случая, когда RC -цепь задана в виде интегрирующей Rc-цепи.

1046924

Устройство содержит первый логический элемент 1, времязадающую

RC — цепь 2, второй логический элемент 3, соединенные последовательно, и элемент 4 со свободным коллектором. В качестве логических элемен° тов 1, 3 и 4 могут использоваться, например, инвертор, элементы И-НЕ, И-HJIH-НЕ и т.п., а в качестве времязадающей РС -цепи — как дифференцирующая, так и.интегрирующая

Рс-цепи. Логический элемент 1 и ло.— гический элемент 4 однотипны по выполняемым функциям, но на выходе со свободным коллектором установлен транзистор 5, коллектор которого не подключен к источнику питания.

Входы элемента 4 со свободным коллектором соединены параллельно соответствующим входам первого логического элемента, а выход элемента 4 со свободным коллектором — с точкой . соединения выхода времязадающей

RC -цепи с входом второго логического элемента.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства при помощи временной диаграммы (фиг. 2).

Пусть в исходном состоянии на входах логического элемента 1 .присутствует высокий уровень 0„(фиг. 2 с ), тогда на его выходе будет низкий уровень напряжения, равный U к ан

Выходной транзистор 5 логического элемента 4 также будет открыт и насыщен. Входные токи, идущие со входов второго логического элемента 3, будут замыкаться на корпус через открытый и насыщенный транзистор 5 элемента 4 со свободным коллектором, Независимо от величины сопротивления резистора времязадающей цепи

) С -цепи 2 напряжение на входах второго логического элемента будет равно Ок „(фиг. 2 5). На выходе второго логического элемента 3 присутствует высокий уровень О (фиг: 2 Ь) .

Пусть в некоторый момент времени о напряжение на входах первого логйческого элемента 1 стало равным

Окзн(фиг. 2 с ). Начинается перезарядка койденсатора AC-цепи 2 по направлению к уровню О„ . Напряжение на входе второго логического элемента 3 начинает нарастать (фиг. 2 6).

Одновременно закрывается выходной транзистор 5 элемента 4 со свободным коллектором. Закрытый транзистор 5 не оказывает влияния на процесс перезарядки конденсатора в

Rc -цепи 2. Спустя некоторое время t> напряжение на входе второго логического элемента 3 достигает величины Од (фиг. 2 5). Происходит переключение второго логического элемента 3 и напряжение на его выходе становится равным Ок „ (фиг.2 8).

Это состояние сохраняется до тех

Ф пор, пока на входах первоГо логического элемента присутствует уровень, равный U„.

Пусть B некоторый момент времени напряжение на входах первого логического элемента 1 скачком вырастает до О„ (фиг. 2 ) . Тогда первый логическйй элемент переключается таким образом, что его выходное напряжение переходит с высокого уровня U на низкий уровень Ок эн

Одновременно открывается и входит в насыщение выходной транзистор 5 элемента 4 со свободным коллектором.

Конденсатор Rc -цепи быстро разряжается через малое сопротивление открытого и насыщенного транзистора 5.

Напряжение на входах второго логического элемента снижается до уровня О „(фиг. 2 b), а напряжение на выходе второго логического элемента становится равным 0„ (фиг. 2 в)

Отсюда следует, что при подаче на вход первого логического элемента 1 высокого уровня О„ напряжение на входах второго логического элемента 3 фиксируется на уровне

U „, определяемом открытым и насыщенным транзистором 5. Так как падение напряжения на открытом и на3() сыщенном транзисторе почти не зависит от протекающего через транзис,тор тока, то уровень напряжения на входах второго элемента 3 равно

U „ независимо от сопротивления

35 резистора времязадающей RC -цепи 2.

Благодаря этому помехоустойчивость второго логического элемента и achro устройства для задержки импульсов в целом существенно возрастает. Так

4О как диапазон изменения напряжения на выходе второго логического элемента увеличивается (увеличивается величина разности напряжений

0„ — U8„ ),то увеличивается и диапа45 зон H3MeHeHHR времени 4 З ЗРеали зуемый устройством. Кроме того, поскольку величина напряжения на входах второго логического элемента при открытом транзисторе 5 не зависит от величины резистора Рс-цепи, .то появляется возможность расширить диапазон допустимых значений сопротивления резистора РС -цепи. Последнее так же позволяет расширить диапазон реализуемых устройством задержек.

Таким образом, использование элемента со свободным коллектором для фиксации напряжения на входе второго логического элемента позволяет привести нижний уровень напряжения на входе второго логического элемента к стандартному уровню, используемому в микросхемах. Благодаря этому, предлагаемое устройство

1046924

Составитель И. Радь ко

Техред Й, Метелева!

Редактор Е. Лушникова

Корректор О.Билак

Заказ 7752/56

Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 для задержки импульсов по сравнению ,с прототипом дает технико-экономический эффект, заключающийся в

Ъ, p