Расширитель прямоугольных импульсов

 

Использование: может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники. Сущность изобретения: устройство содержит входную клемму 1, клемму для подачи сигнала первого разряда управляющего кода регулировки расширения, клемму для подачи сигнала второго разряда управляющего кода регулировки расширения 3, клемму для подачи сигнала третьего разряда управляющего кода регулировки расширения, выходную клемму 6, вычитающий счетчик импульсов 7, элемент ИЛИ-НЕ 16, генератор тактовых импульсов 20. 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике. Устройство, выполненное в соответствии с предложенным техническим решением, может быть использовано для увеличения длительности выходных импульсов по сравнению с входным на некоторую заданную величину, причем величина расширения может регулироваться с помощью внешнего установочного кода.

Расширение длительности прямоугольных импульсов является одной из актуальных и широко распространенных операций, выполняемых над сигналами, в импульсной технике. Расширители прямоугольных импульсов известны. Одним из известных вариантов построения расширителя является устройство, описанное в статье (Арефьев Л.Д, Кондратьев К.А., Щупак В.И., Устройство для трансформации длительности прямоугольных импульсов. - Обмен опытом в радиопромышленности, N 12, 1975, с. 27, рис.2). Данное устройство далее будет рассматриваться в качестве устройства - первого аналога по отношению к предложенному. Устройство - первый аналог состоит из входного ключевого транзистора Т₁, интегрирующей RC-цепи, образованной коллекторным резистором R₂ каскада на входном ключевом транзисторе Т₁ и конденсатором C₁, и выходного каскада на транзисторе Т₂, база которого соединена выводом с коллектором входного ключевого транзистора Т₁ и с одним выводом конденсатора C₁. Эмиттер выходного транзистора Т₂ соединен с катодом стабилитрона Д₂ и с одним выводом балластного резистора R₅, другой вывод которого соединен с шиной источника питания.

Устройство - первый аналог работает следующим образом. При отсутствии входного импульса, т. е. при уровне логического нуля на входе расширителя, входной ключевой транзистор Т₁ заперт. Транзистор Т₂ включен за счет действия прямого тока базы, протекающего через резистор R₂ от источника питания. Конденсатор C₁ заряжен до напряжения, равного сумме на включенном стабилитроне Д₂ (величина этого напряжения равна U_СТ) и напряжения отсечки входной характеристики транзистора Т₂, значение которого e_ОБ2 составляет доли вольта. Напряжение на коллекторе включенного транзистора Т₂ равно сумме напряжения U_СТ и напряжения между коллектором и эмиттером включенного транзистора Т₂, равного U_КЭН2. Указанная сумма U_СТ+U_КЭН2 соответствует нижнему уровню выходного сигнала. Входной импульс длительностью τ_ВХ отпирает входной ключевой транзистор Т₁. На время τ_вх транзистор Т₁ оказывается включенным (насыщенным). При включении входного ключевого транзистора Т₁ напряжение на базе Т₂ понижается, и транзистор Т₂ будет заперт напряжением U_СТ, по-прежнему действующим на его эмиттере. За время τ_вх конденсатор C₁ быстро разряжается через коллекторную цепь включенного транзистора Т₁. Напряжение на коллекторе Т₂ после запирания будет близко к +E, где E - напряжение источника питания. Напряжение +E соответствует верхнему уровню выходного напряжения.

После окончания входного импульса транзистор Т₁ снова запирается, однако выходной транзистор Т₂ еще некоторое время будет заперт и на его коллекторе сохраняется верхний уровень выходного напряжения. Объясняется это тем, что база выходного транзистора Т₂ соединена с разряженным конденсатором C₁, напряжение на котором скачком измениться не может. Конденсатор C₁ после запирания входного ключевого транзистора Т₁ начинает заряжаться через резистор R₂ от источника питания +E. Когда напряжение на конденсаторе C₁, а следовательно и на базе транзистора Т₂, повысится до значения U_СТ+e_ОБ2, выходной транзистор Т₂ включается и напряжение на его коллекторе понижается. Высокий уровень напряжения на выходе устройства (т.е. на коллекторе выходного транзистора Т₂) будет существовать в течение времени τ_вх+ Δτ , где величина Δτ определяется временем заряда конденсатора C₁ до напряжения U_СТ+e_ОБ2. Время существования верхнего логического уровня выходного напряжения соответствует длительности выходного импульса τ_вых . Длительность выходного импульса расширена по сравнению с длительностью входного на величину Δτ . Устройство -первый аналог выполняет таким образом функцию расширителя.

Недостатками устройства - первого аналога являются: Высокий нижний уровень выходного сигнала. Он определяется напряжением U_СТ стабилитрона Д₂. Высокий нижний уровень выходного сигнала затрудняет сопряжение такого расширителя с другими импульсными каскадами, например, с интегральными логическими элементами.

Невозможность электронного управления величиной расширения длительности (устройство - первый аналог никаких цепей электронного управления временными параметрами вырабатываемого сигнала не имеет).

Другим известным устройством, используемым для расширения прямоугольных импульсов, является расширитель, описанный в книге (Ерофеев Ю.Н., Импульсные устройства, М. : Высшая школа, 1989, с. 260, рис. 5.18). Данное устройство далее будет рассматриваться в качестве устройства - второго аналога по отношению к предложенному. Устройство - второй аналог состоит из разрядного каскада РК, вход которого соединен с входной клеммой расширителя, один выходной контакт - с шиной отрицательного питающего напряжения -E₁, времязадающего конденсатора, один вывод которого соединен с шиной отрицательного питающего напряжения -E₁, ограничительного резистора r, один вывод которого соединен с другим выводом времязадающего конденсатора C₁, выходного транзистора типа n-p-n, база которого соединена с другим выходным контактом разрядного каскада РК и другим выводом ограничительного резистора r, времязадающего резистора, один вывод которого соединен с базой выходного транзистора типа n-p-n, а другой - с шиной положительного питающего напряжения +E, коллекторного резистора, один вывод которого соединен с коллектором выходного транзистора и выходной клеммой устройства, а другой - шиной положительного питающего напряжения +E. Эмиттер выходного транзистора типа n-p-n соединен с корпусом (общей шиной) устройства.

Устройство - второй аналог работает следующим образом.

При отсутствии входных импульсов выходные контакты разрядного каскада РК разомкнуты. Через времязадающий резистор R₁ от источника положительного питающего напряжения +E в цепь эмиттерного перехода выходного транзистора Т₁ типа n-p-n втекает прямой базовый ток, который при выбранной величине сопротивления коллекторного резистора R₂ достаточен для насыщения выходного транзистора Т₁. Выходной транзистор Т₁ типа n-p-n включен и находится в насыщенном режиме. Напряжение на его коллекторе, а следовательно, и на выходной клемме, имеет значение U_КЭН1, численно составляющее доли вольта. Напряжение +U_КЭН1 соответствует нижнему логическому уровню выходного сигнала. Входной импульс длительностью τ_вх поступает на входную клемму расширителя и включает разрядный каскад РК. На время τ_вх выходные контакты разрядного каскада РК замыкаются. При этом: а) напряжение источника отрицательного питающего напряжения -E₁ через замкнувшиеся выходные контакты разрядного качкада РК передается на базу выходного транзистора Т₁ и запирает его; напряжение на коллекторе выходного транзистора Т₁ принимает значение верхнего логического уровня, близкое к +E. Начинается формирование выходного импульса; б) времязадающий конденсатор C начинает быстро разряжаться через токоограничительный резистор r и замкнувшиеся выходные контакты разрядного каскада РК. За время τ_вх конденсатор C успевает разрядиться практически до нуля.

После окончания входного импульса (завершения интервала τ_вх ) выходные контакты разрядного каскада РК опять размыкаются. Однако выходной транзистор Т₁ остается выключенным, поскольку в цепи его базы имеется разряженный времязадающий конденсатор C и напряжение на базе (относительно шины "корпус") оказывается отрицательным. Начинается заряд времязадающего конденсатора C по цепи: шина источника положительного питающего напряжения +E; времязадающий резистор R₁; токоограничительный резистор r; времязадающий конденсатор C; шина источника отрицательного питающего напряжения -E₁. Постоянная времени цепи заряда конденсатора определяется в основном элементами C и R₁. По мере заряда времязадающего конденсатора C напряжение на базе запертого выходного транзистора Т₁ повышается. Когда напряжение на базе достигнет значения +e_ОБ1, где e_ОБ1 - напряжение отсечки входной характеристики транзистора Т₁, указанный транзистор включается, напряжение на его коллекторе падает и формирование выходного импульса заканчивается. Длительность выходного импульса, как и в устройстве - первом аналоге, определяется равенством τ_вых= τ_вх+Δτ = Δτ + Δτ . Величина полученного расширения определяется как τ_вых≃ =R₁·C·ln(1+E₁/E).

В устройстве - втором аналоге нижний уровень выходного напряжения мал (порядка +U_КЭН1), что при стыковке с другими импульсными и логическими устройствами делает его более удобным, чем устройство - первый аналог. Однако устройство -второй аналог также имеет существенные недостатки: а) необходимость использования двух разнополярных питающих напряжений. Введение второго (отрицательного) питающего напряжения в ряде случаев может существенно усложнить построение системы питания расширителя; б) невозможность электронной регулировки или электронной установки значений расширения τ_вх .

Известно также устройство (авт. св. СССР N 1243110: Ценных К.М., Найденов В. В., Формирователь длительности импульсов, кл. H 03 K, 5/04, БИ N 25, 1986, с. 250). Данное устройство далее будет рассматриваться в качестве устройства-прототипа по отношению к предложенному.

Устройство-прототип содержит генератор тактовых импульсов, логический элемент ИЛИ-НЕ, вычитающий счетчик импульсов. Первые входы элемента ИЛИ-НЕ соединены поразрядно с выходами разрядов вычитающего счетчика импульсов. Последний вход логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом разрешения установки вычитающего счетчика импульсов и с входной клеммой устройства. Информационные входы вычитающего счетчика импульсов соединены поразрядно с клеммами для подачи управляющего кода регулировки длительности. Выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом вычитающего счетчика импульсов, вход установки в нуль которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ и с выходной клеммой устройства.

Устройство-прототип работает следующим образом.

По своему назначению оно является формирователем импульсов, длительность которых с точностью до периода повторения тактовых импульсов, вырабатываемых генератором тактовых импульсов, является постоянной величиной. Длительность формируемого импульса может устанавливаться (или регулироваться) с помощью внешнего параллельного кода регулировки длительности. После включения источников питания и подачи управляющего кода на клеммы для подачи управляющего кода элементы устройства будут находиться в следующем состоянии. При отсутствии входных импульсов на входной клемме установлен логический нуль напряжения. Тот же уровень будет на входе разрешения установки вычитающего счетчика импульсов. Информация, поступающая с клеем для подачи управляющего кода регулировки длительности на информационные входы вычитающего счетчика импульсов, записываться в разряды вычитающего счетчика импульсов не может. На выходе логического элемента ИЛИ-НЕ и на выходной клемме устройства устанавливается уровень логической единицы выходного напряжения. Этот уровень поступает на вход установки в нуль вычитающего счетчика импульсов и поддерживает счетчик в состоянии логического нуля на выходах его разрядов. Генератор тактовых импульсов вырабатывает тактовые импульсы с периодом Т₀, которые поступают на счетный вход вычитающего счетчика импульсов; однако к переключениям вычитающего счетчика импульсов они не приводят, поскольку вычитающий счетчик поддерживается в обнуленном состоянии постоянным напряжением логической единицы на асинхронном входе установки в нуль указанного счетчика. В таком состоянии устройство может находиться сколько угодно долго - до прихода запускающего импульса на входную клемму устройства.

Запускающий импульс с амплитудой, соответствующей уровню логической единицы, поступает на входную клемму устройства. Длительность его мала (она должна быть достаточной для обеспечения переключений в вычитающем счетчике импульсов и логическом элементе ИЛИ-НЕ, но не должна превышать период следования тактовых импульсов Т₀, а должна оставаться меньшей значения Т₀). Выходной импульс за время своей длительности обеспечивает следующие переключения: он поступает на последний вход логического элемента ИЛИ-НЕ и вызывает появление логического нуля на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ. В результате этого формируется фронт выходного импульса на выходной клемме устройства и снимается сигнал логической единицы с входа установки в нуль вычитающего счетчика импульсов; он предается на вход разрешения установки вычитающего счетчика импульсов, в результате чего информация, поступающая на информационные входы указанного счетчика, будет записана в его разряды.

После окончания короткого входного импульса тактовые импульсы, поступающие с выхода генератора тактовых импульсов на счетный вход вычитающего счетчика импульсов, начинают вызывать переключение разрядов счетчика. С приходом очередного тактового импульса информация, записанная в разряды вычитающего счетчика, уменьшается на единицу. Когда в результате переключений разрядов вычитающего счетчика импульсов напряжение на выходе каждого разряда этого счетчика станет ровно логическому нулю, на выходе элемента ИЛИ-НЕ и на выходной клемме устройства появится сигнал логической единицы. Формирование выходного импульса на выходной клемме определяется равенством τ_вх k·T₀, где k - число тактовых импульсов, отсчитанное вычитающим счетчиком импульсов до его обнуления. После окончания сформированного импульса сигнал логической единицы, выработанный на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ, будет поддерживать вычитающий счетчик в состоянии, соответствующем логическому нулю на выходе всех его разрядов. В таком состоянии устройство будет находиться до прихода следующего запускающего импульса. С его приходом процессы переключения в устройстве-прототипе повторяются. Для изменения длительности формируемого импульса следует изменить код на клеммах для подачи управляющего кода регулировки длительности. В этом случае с помощью входного импульса в разряды счетчика импульсов будет записываться другое число k тактовых импульсов, отсчитанных вычитающим счетчиком импульсов до его обнуления.

Устройство-прототип имеет ряд существенных недостатков. Первый из них - сложность выполнения логического элемента ИЛИ-НЕ, обеспечивающего работу устройства-прототипа по заданной логике. Объясняется наличие этого недостатка следующим. Длительность формируемого импульса поддерживается на заданном уровне с точностью до периода следования тактовых импульсов T₀. В случае, если точность поддерживания заданного значения длительности должна быть высокой, потребуется многоразрядный счетчик, а следовательно, и логический элемент ИЛИ-НЕ с большим числом входов (число его входов должно быть всегда равно числу разрядов вычитающего счетчика в устройстве-прототипе). Логических элементов ИЛИ и ИЛИ-НЕ с большим числом входов в современных сериях интегральных микроэлементов не существует. Для реализации логического элемента ИЛИ-НЕ с большим числом входов приходиться использовать расширители или собирать логические элементы ИЛИ из набора элементов ИЛИ с малым числом входов, что увеличивает его габариты и количество промежуточных соединений.

Вторым недостатком является возможность использования при построении устройства-прототипа ограниченного количества разновидностей вычитающих счетчиков - по существу, возможно только использование вычитающих счетчиков с параллельным переносом. В других типах счетчиков из-за явлений "гонов" при переключениях разрядов возможны ситуации, когда на выходе одного разряда установилось значение логического нуля, а на выходе следующего разряда, где должна была установиться логическая единица, это напряжение, из-за явлений запаздывания, еще не установилось. В этом случае возможны кратковременные (так называемые "игольчатые") наборы логических нулей, которые могут привести к сбоям в работе устройства.

Третьим недостатком устройства-прототипа является непостоянство величины расширения импульса. Как было отмечено, входным импульсом устройства является короткий импульс с длительностью τ_вых≃ , меньшей периода тактовых импульсов T₀. При любом 9Δτ , меньшем T₀, длительность выходного импульса одинакова и определяется соотношением τ_вх k·T₀. Тогда величина расширения Δτ = τ_вых-τ_вх для различных значений τ_вых оказывается неодинаковой: τ_вых. . Данный недостаток связан с тем, что по своему назначению устройство-прототип является не расширителем импульсов с постоянной величиной расширения, а формирователем импульсов заданной длительности τ_вх =const. Электронной регулировке с помощью управляющего кода в устройстве-прототипе подвергается тоже не величина расширения, а в целом длительность выходного импульса τ_вх .

Задача, которая решается при создании предлагаемого расширителя прямоугольных импульсов, состоит в получении заданной величины расширения на основе использовании интегральных цифровых элементов и обеспечении электронной регулировки величины расширения с помощью воздействия на расширитель управляющего цифрового кода.

Цель изобретения - обеспечение заданного значения величины расширения при различных значениях длительности входного импульса и регулировка величины расширения с помощью цифрового управляющего кода.

Дополнительный технический эффект от использования предложенной схемы расширителя прямоугольных импульсов состоит в упрощении технической реализации логического элемента ИЛИ-НЕ (вместо многовходового логического элемента ИЛИ-НЕ в предложенном техническом решении удается применить двухвходовой логический элемент ИЛИ-НЕ; такие элементы выпускаются промышленностью и для их реализации не требуется дополнительных расширителей или иных дополнительных логических элементов, увеличивающих число паяных соединений в устройстве).

Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем. Предлагается использовать тактовые импульсы с периодом T₀, меньшим длительности входного импульса τ_вх (т.е. работать при обеспечении соотношения Δτ ≃ >T₀). Тогда начальную часть длительности формируемого выходного импульса будет составлять интервал τ_вых= τ_вх+Δτ = τ_вх , занимающий один, два или более периодов тактовых импульсов T₀. Списывание информации в вычитающем счетчике, начинающееся после окончания входного импульса, будет в этом случае определять не длительность выходного импульса, а величину расширения после окончания входного импульса: τ_вх k·T₀ и τ_вх +k·T₀. Для различных значений длительности входного импульса Δτ ≃ , отвечающих условию Δτ >T₀, величина расширения Δτ k·T₀ неизменна и не зависит от длительности входного импульса. Управляющий код будет регулировать величину расширения Δτ . На последний (второй) вход логического элемента ИЛИ-НЕ в предлагаемом устройстве предлагается подавать не сигнал какого-либо разряда счетчика, а выходной сигнал переноса. Это позволяет выполнить логический элемент ИЛИ-НЕ как двухвходовой.

Признаками предложенного устройства являются: наличие в его составе генератора тактовых импульсов, логического элемента ИЛИ-НЕ, вычитающего счетчика импульсов; поразрядная связь информационных входов вычитающего счетчика импульсов с клеммами для подачи управляющего кода регулировки величины расширения; связь одного входа логического элемента ИЛИ-НЕ с входной клеммой и с входом разрешения установки вычитающего счетчика импульсов; связь выхода логического элемента ИЛИ-НЕ с выходной клеммой устройства и с входом установки в нуль вычитающего счетчика импульсов; связь выхода генератора тактовых импульсов со счетным входом вычитающего счетчика импульсов; связь другого входа логического элемента ИЛИ-НЕ с инверсным выходом переноса вычитающего счетчика импульсов.

Признаками предложенного устройства, общими с устройством-прототипом, являются:
наличие в его составе генератора тактовых импульсов, логического элемента ИЛИ-НЕ, вычитающего счетчика импульсов;
поразрядная связь информационных выходов вычитающего счетчика импульсов с клеммами для подачи управляющего кода регулировки величины расширения;
связь одного входа логического элемента ИЛИ-НЕ с входной клеммой и с входом разрешения установки вычитающего счетчика импульсов;
связь выхода логического элемента ИЛИ-НЕ с выходной клеммой устройства и с входом установки в нуль вычитающего счетчика импульсов;
связь выхода генератора тактовых импульсов со счетным входом вычитающего счетчика импульсов.

Отличительным признаком предложенного устройства является связь другого логического элемента ИЛИ-НЕ с инверсным выходом переноса вычитающего счетчика импульсов.

Можно установить следующую причино-следственную связь при достижении указанного выше технического эффекта:
значение расширения задается в виде параллельного цифрового кода, информационные уровни которого ("0" и "1" в каждом разряде) в рабочем диапазоне температур не зависят от параметров элементов расширителя и колебаний питающих напряжений, вследствие этого информация о требуемом значении расширения и само расширение Δτ в процессе работы изменяться не будут;
если использовать для управления состоянием логического элемента ИЛИ-НЕ один выходной сигнал счетчика, а именно-логический сигнал переноса, то логический элемент ИЛИ-НЕ можно выполнить двухвходовым, что облегчит практическую реализацию, уменьшит количество паяных соединений при сохранении точности обеспечения расширения τ_вх.

На фиг.1 изображена схема расширителя прямоугольных импульсов; на фиг.2 - графики напряжений в характерных точках устройства; на фиг.3 - принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Предложенное устройство содержит входную клемму 1, клемму 2 для подачи сигнала первого разряда управляющего кода регулировки расширения, клемму 3 для подачи сигнала второго разряда управляющего кода регулировки расширения, клемму 4 для подачи сигнала третьего разряда управляющего кода регулировки расширения, клемму 5 для подачи сигнала последнего разряда управляющего кода регулировки расширения, выходную клемму 6, вычитающий счетчик импульсов 7, имеющий информационный вход первого разряда 8, информационный вход второго разряда 9, информационный вход третьего разряда 10, информационный вход последнего разряда 11, вход разрешения установки 12, счетный вход 13, вход асинхронной установки в нуль 14 и инверсный выход переноса 15, логический элемент ИЛИ-НЕ 16, имеющий один вход 17, другой вход 18 и выход 19, генератор тактовых импульсов 20, имеющий выход 21.

Входная клемма 1 соединена с входом разрешения установки 12 вычитающего счетчика импульсов 7 и с одним входом 17 логического элемента ИЛИ-НЕ 16, другой вход 18 которого соединен с инверсным выходом переноса 15 вычитающего счетчика импульсов 7. Клемма 2 для подачи сигнала первого разряда управляющего кода регулировки расширения соединена с информационным входом 8 первого разряда вычитающего счетчика импульсов 7. Клемма 3 для подачи сигнала второго разряда управляющего кода регулировки расширения соединена с информационным входом 9 второго разряда вычитающего счетчика импульсов 7. Клемма 4 для подачи сигнала третьего разряда управляющего кода регулировки расширения соединена с информационным входом 10 третьего разряда вычитающего счетчика импульсов 7. Клемма 5 для подачи сигнала последнего разряда управляющего кода регулировки расширения соединена с информационным входом 11 последнего разряда вычитающего счетчика импульсов 7. Выходная клемма 6 соединена с входом асинхронной установки в нуль 14 вычитающего счетчика импульсов 7 и с выходом 19 логического элемента ИЛИ-НЕ 16. Счетный вход 13 вычитающего счетчика импульсов 7 соединен с выходом 21 генератора тактовых импульсов 20.

Предложенное устройство работает следующим образом.

На клеммы 1 - 5 для подачи сигналов разрядов управляющего кода регулировки расширения подан параллельный управляющий двоичный код, число разрядов которого равно числу клемм для подачи управляющего кода регулировки расширения. Этот код определяет требуемое значение величины расширения τ_вых. Указанный код с клемм 2 - 5 для подачи управляющего кода регулировки расширения поступает на информационные входы 8 - 11 разрядов вычитающего счетчика импульсов 7.(На фиг.1 для определенности вычитающий счетчик импульсов 7 и управляющий регулировки расширения показаны четырехразрядными, число разрядов может быть и иным и количество разрядов принципиального значения при рассмотрении принципа работы устройства не имеет). Положительный входной импульс, длительностью τ_вых , превышающий период следования тактовых импульсов T₀, поступает на входную клемму 1, а с указанной клеммы - на вход разрешения установки 12 вычитающего счетчика импульсов 7. Под действием входного импульса информация, заложенная в параллельном управляющем коде регулировки расширения, действующем на клеммах 2 - 5, записывается в разряды вычитающего счетчика импульсов 7. Кроме того, входной импульс с входной клеммы 1 поступает на один вход 17 логического элемента ИЛИ-НЕ 16. На выходе этого элемента вырабатывается сигнал логического нуля, который передается на выходную клемму 6. Начинается формирование выходного импульса. Появление логического нуля на выходной клемме 6 соответствует исчезновению логической единицы с входа асинхронной установки в нуль 14 вычитающего счетчика импульсов 7. С окончанием входного импульса на входе разрешения установки 12 вычитающего счетчика импульсов 7 исчезает последний сигнал, запрещавший счет тактовых импульсов, и начинается работа вычитающего счетчика импульсов 7 в счетном режиме: он начинает отсчитывать импульсы, воздействующие на его счетный вход 13. С приходом очередного тактового импульса записанное в разрядах вычитающего счетчика импульсов 7 число уменьшается на единицу. При этом сигнал на инверсном выходе переноса 15 вычитающего счетчика импульсов 7 остается равным логической единице, а на выходной клемме 6 - равным логическому нулю. Формирование выходного импульса продолжается.

Когда с приходом очередного тактового импульса на счетный вход 13 вычитающего счетчика импульсов 7, информация, ранее записанная в счетчике, окажется списанной до нуля, на инверсном выходе переноса 15 вычитающего счетчика импульсов 7 будет выработан сигнал логического нуля. На выходе 19 логического элемента ИЛИ-НЕ 16 и на выходной клемме 6 устройства сигнал примет значение логической единицы. Формирование выходного импульса заканчивается. При этом сигнал логической единицы с выхода 19 логического элемента ИЛИ-НЕ 16 поступит на асинхронный вход установки в нуль 14 вычитающего счетчика импульсов 7 и напряжение на выходах разрядов вычитающего счетчика импульсов 7 будет поддерживаться на уровне логического нуля.

В течение формирования длительности выходного импульса τ_вых напряжение на выходной клемме 6 соответствует логическому нулю, а вне интервала τ_вх соответствует значению логической единицы, поэтому можно считать, что данное устройство имеет инверсный выход. Существенно, что длительность выходного импульса Δτ в данном расширителе складывается из длительности входного импульса Δτ/ и времени списывания информации из разрядов счетчика. Расширение τ_вх определяется временем списывания информации в вычитающем счетчике импульсов. Оно не зависит от длительности входного импульса и при постоянстве управляющего кода на клеммах 2 - 5 будет также постоянным. Расширитель обеспечивает расширение импульса на постоянную (при постоянстве управляющего кода) величину Δτ .

Изменение заданного расширения под действием управляющего кода, как и в других цифровых устройствах, является дискретным. Величина дискрета соответствует одному периоду тактовых импульсов T₀, вырабатываемых на выходе 21 генератора тактовых импульсов 20. Из-за несинхронности (в общем случае) момента окончания длительности входного импульса τ_вых и момента поступления очередного тактового импульса возможны изменения величины расширения τ_вх в пределах одного дискрета времени T₀. Благодаря связи входной клеммы 1 с одним входом 17 логического элемента ИЛИ-НЕ 16, фронт выходного импульса на клемме 6 совпадает (с точностью до величины задержки сигнала в логическом элементе ИЛИ-НЕ 16) с фронтом входного импульса, а отмеченное (в пределах одного дискрета T₀) изменение расширения суммарной длительности τ_вых будет проявляться в соответствующем положении среза выходного импульса.

Предложенное устройство было проверено экспериментально. При экспериментах были использованы: счетчик типа 564ИЕ11; логический элемент ИЛИ-НЕ типа 564ЛЕ5; генератор тактовых импульсов на логических элементах серии 564 типа 564ЛЕ5. Тактовый генератор, схема которого показана на фиг.2, вырабатывая импульсы с периодом T₀=5 мкс. Управляющий код, поступающий на информационные входы Д₁ - Д₄ счетчика 564ИЕ11, был взят четырехразрядным. Длительность входных импульсов изменялась от 6 мкс до 50 мкс. Управляющий код на информационных входах Д₁ - Д₄ счетчика принимал разные значения (например, соответствовал числу 7 и числу 14). При длительности входного импульса τ_вх = 50 мкс и управляющем входе, соответствующем числу 7, расчетное значение τ_вых должно находиться в диапазоне от 85 до 90 мкс. Измеренное значение составило 85 мкс. При длительности входного импульса τ_вых =50 мкс и управляющем коде, соответствующем числу 14, длительность выходного импульса должна лежать в диапазоне от 120 мкс до 125 мкс. Измеренное значение длительности τ_вх составило 120 мкс Аналогичное соответствие значений Δτ наблюдалось и для других значений Δτ в указанном выше диапазоне. Таким образом, эксперимент полностью подтвердил работоспособность устройства, его реализуемость, эффективность регулировки расширения τ с помощью управляющего кода и правильность соотношений, характеризующих работу предложенного устройства.

Формула изобретения

Расширитель прямоугольных импульсов, содержащее генератор тактовых импульсов, логический элемент ИЛИ НЕ и вычитающий счетчик импульсов, информационные входы которого соединены поразрядно с клеммами для подачи управляющего кода регулировки величины расширения, счетный вход с выходом генератора тактовых импульсов, вход разрешения установки с входной клеммой и с одним входом логического элемента ИЛИ НЕ, вход асинхронной установки в нуль с выходом логического элемента ИЛИ НЕ и с выходной клеммой, отличающийся тем, что другой вход логического элемента ИЛИ НЕ соединен с инверстным выходом переноса вычитающего счетчика импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3