丢失周期脉冲信号的检测电路

在科学研究和生产实践当中，周期脉冲信号是很常见的。

如何检测周期脉冲信号的丢失，或因故障丢失周期脉冲信号需要报警的情况也是经常碰到的。

本文给出了解决这类问题的办法，并通过理论分析给出了检测周期脉冲信号丢失的实用电路。

1 可重触发的单稳态电路
众所周知，所谓单稳态是指电路只有一个稳定状态，另一个是暂稳态。

如电路输出稳定状态为低电平Ｌ，当输入信号到达后，电路输出变为高电平Ｈ，但是高电平状态只是暂时的，过了一定时间后它又自动回到稳定状态Ｌ。

输入i u 的周期Ｔ小于输出
o u 的脉冲宽度W T 。

（由W T 电路定时元件的
参数决定，定时元件参数不变，输出o u 的脉冲宽度W T 就不变），当电路在暂稳态期间若再来输入脉冲，输入脉冲对电路不起作用，只有当电路回到稳态后，再来输入脉冲信号才能触发单稳态再次动作。

此种电路称为不可重复触发的单稳态电路。

单稳态电路的作用一般是定时、延时、和波形整形。

定时、延时的时间就是W T 。

当单稳态电路在暂稳态期间若再来输入脉冲，输出从此时刻开始再延迟W T 的宽度，此种单稳态电路为可重复触发的单稳态电路。

可重复触发的单稳态电路若i u 为周期脉冲信号，且其周期Ｔ小于W T ，只要输入信号i u 正常，则o u 一直是暂稳态，这种情况输入i u 和输出o u 的波形如图（１）所示。

丢失周期脉冲信号的检测电路
许立新 李金民
(西京学院 西安 710123)
摘 要：本文通过对可重触发的单稳态电路的分析，得出了只要可重触发单稳态触发器的输出脉冲宽度大于输入周期脉冲信号的周期Ｔ，就可用可重触发的单稳态触发器构成检测周期脉冲信号丢失的电路。

本文用芯片ＣＤ４５３８给出了实用的丢失周期脉冲信号的检测和报警电路。

关键词：周期脉冲信号 单稳态 可重单稳态中图分类号：ＴＮ７８文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１０）０４（ｂ）－００６８－０２
2 丢失周期脉冲信号的检测电路实例
利用可重复触发的单稳态电路可以构成丢失周期脉冲信号的检测电路。

可重复触发的单稳态电路有多种，ＣＤ４５３８是双可重复触发的单稳态集成芯片，它的引脚排列如图（２）所示。

查ＣＤ４５３８的功能表知，CLR 端为清“０”端，低电平有效，它的稳定状态是Ｑ＝Ｌ，Q ＝Ｈ，当CLR ＝Ｈ，Ｂ输入端接高电平时，Ａ
输入端来一个脉冲上升沿，则Ｑ＝Ｈ，Q ＝Ｌ，电路进入暂稳态。

ＣＤ４５３８的W T 决定外接的定时元件Ｒｅｘｔ和Ｃｅｘｔ，其
W T ＝Ｒｅｘｔ﹒Ｃｅｘｔ（１）
若输入周期脉冲信号i u 的周期是Ｔ，可重触发单稳的输出脉冲宽度为W T ，当
W T ＝１．５Ｔ左右时，只要输入i u 的周期脉冲
正常，则输出o u 就一直处在高电平状态（暂稳态）如图（１）所示。

假设i u 的第４个脉冲丢失，第５个脉冲又正常，则输入i u 与输出o u 的波形如图（３）所示（图示为i u 从ＣＤ４５３８的Ａ端输入，i u 需要正的窄脉冲）。

由图（３）的波形知，由于第４个周期信号丢失，单稳态电路又回到稳态低电平，当第５个输入脉冲再来时，输出o u 又为暂稳态高电平，据此可以
将丢失的周期脉冲信号检测出来。

如某自动工作的冲床，每３秒钟冲压一个工件，通过光电传感器使冲压工件的个数转换成脉冲数，每冲压一个工件，通过光电转换电路产生一个计数脉冲，计数脉冲的周期Ｔ＝３Ｓ。

若间隔４．５Ｓ左右未来脉冲信号，说明工作不正常，应该报警。

由ＣＤ４５３８构成的报警电路如图（４）所示。

图（４）中计数部分用四位计数，锁存译码驱动，显示电路构成（图中未画出具体电路）。

周期脉冲的上
升沿触发计数器。

经光电转换，放大整形后的信号1i u 的周期Ｔ＝３Ｓ，若1i u 的脉冲宽度ｔｐ＝０．２ｓ，经过ＲＣ微分电路及二极管Ｄ的限幅作用后，得到周期Ｔ＝３Ｓ的正尖脉冲信号
i u （如图（３）中的i u ）
微分电路参数的选择原则是
τ＝ＲＣ＜＜ｔｐ（２）
本例选Ｃ＝１F
µ，Ｒ＝２０
Ω
K ，可以满足式
（２）的要求。

图1
图2图3
(下转70页)
计中，有的设计人员任意加大梁端上部钢筋，认为钢筋加大，结构越安全，其实这样增加钢筋，反而起到了相反的作用，在地震作用下，梁铰机制变成了柱铰机制，容易造成楼层屈服，柱子先破坏，违背了“强柱弱梁”的设计原则。

3 控制用钢量的一些措施
3.1优化设计方案
采用什么结构体系对于工程造价关系重大，能做落地剪力墙的就不做框支转换层，能使短肢剪力墙减少就尽量减少。

长墙肢有利于降低竖向构件的配筋率以及减少暗柱数量。

长肢墙使得暗柱数量大为减少，其边缘构件纵向筋配筋率往往较低。

过多的剪力墙，会导致较大的地震作用，增加结构的配筋量。

同时，由于结构自重较大，增加了基础工程的投资。

3.2采用新型楼盖
楼盖体系是建筑结构的基本组成部分之一，其重量占整个房屋重量的２５％左右。

降低楼盖的质量，可大幅度减轻建筑总重量，从而减轻地震作用；同时，还可降低墙、柱及基础的造价。

降低楼盖体系自身高度，不仅可减少层高，节约建筑空间，还可降低围护结构、管线材料及施工机具的费用。

目前，国内外常见的钢筋混凝土楼盖体系有如下几种：①现浇梁板式楼盖；②井字楼盖；③无梁楼盖；④预应力框架扁梁密肋楼盖；⑤无粘结预应力无梁楼盖。

钢筋用量最少的是无粘结预应力无梁楼盖、其次是预应力框架扁梁密肋楼盖，钢筋用量最多的是井字楼盖和现浇梁板式楼盖。

3.3采用Ⅲ级钢筋
钢筋目前常用有三种：ＨＰＢ２３５、
ＨＲＢ３３５和ＨＲＢ４００，采用高强度ＨＲＢ４００　级
钢筋也是一种趋势。

Ⅲ级钢筋强度设计值
是Ⅱ级钢筋强度设计值的１．２倍，但是Ⅲ级
钢筋目前的市场价格比Ⅱ级钢筋略高一
点，价格比约为１．０５～１．１０。

若用强度较高
的Ⅲ级钢筋代替强度低的Ⅱ级钢筋用于建
筑，则可节约钢材约１５　％，这是降低含钢量
最直接的措施。

3.4构件设计
对于构件本身的设计，下面主要从梁、
板、柱、墙这几种构件，分别谈一下在规范
允许的范围内降低结构设计中钢筋量的一
些方法。

３．４．１柱、墙
（１）合理地确定墙柱截面：可以通过合
理选择混凝土强度等级从严控制柱子的轴
压比，　在满足规范要求的前提下减小柱截
面。

抗震墙如能合理地布置，也可以减小墙
截面。

（２）尽量使梁对柱中布置，这样可以减
少柱子的偏心，也就减少了柱子的纵筋量。

３．４．２梁
（１）合理设计梁截面。

尽量避免梁宽≥
３５０，否则箍筋按构造须采用４肢箍，造成箍
筋用量增加。

增加梁高可以降低梁面及梁
底的配筋量，但箍筋量也有所增加。

（２）梁的归并系数要取小，否则归并后
虽然减少了结构的工作量，但梁配筋就会
增加。

（３）计算时考虑梁柱节点刚域作用，可
以降低梁的配筋量。

３．４．３板
（１）合理控制现浇板的厚度。

在满足最
小板厚的前提下，现浇板厚度的取值应使
板的配筋由内力控制而非构造配筋。

（２）现浇板应做成双向板，双向板相对
单向板要经济。

（３）合理选择楼板的混凝土强度等级，
强度等级低则构造配筋就小，反之则大。

4 结语
本文从自然条件、建筑物的建筑方案
和结构方案、荷载取值、墙体材料、结构构
造措施、钢筋强度等级和混凝土强度等级
等方面对结构用钢量的影响因素分别进行
了阐述，并相应地提出控制用钢量的一些
措施。

通过上述的分析，在确保结构方案尽
可能合理的前提下，再对各结构构件进行
精细化设计，结构用钢量可以控制在一个
较为合理的范围内。

参考文献
［１］陈肇元．对混凝土结构设计安全度和规
范修订的几点看法［Ｊ］．建筑科学，１９９９
（５）：２３～２５．
［２］白绍良等．钢筋混凝土构件纵向钢筋最
小配筋率的功能与取值［Ｊ］．建筑结构，
２００３（８）：３～８．
［３］孙洪军．冷轧带肋钢筋焊接网在某工程
中的应用分析［Ｊ］．建筑科学，２００４（１０）：
７９～８２．
由图（４）知，ＣＤ４５３８可重触发的单稳态
电路，接成上升沿触发方式，输入周期脉冲
信号
i
u接到ＣＤ４５３８的４端（即Ａ输入端），为
脉冲上升沿触发。

冲床冲压工件的周期
Ｔ＝３Ｓ。

选择单稳态电路的
W
T＝４．５Ｓ左右。

若
ｕｉ的第４个周期脉冲信号丢失，则会出现如
图4
图（３）所示的
o
u波形。

在此选外接ＣＤ４５３８的
Ｒｅｘｔ＝９１Ω，Ｃｅｘｔ＝５０F
µ，代入到式（１）中，
可得到
W
T＝４．５５Ｓ，满足电路设计要求。

冲床在自动工作过程中，每隔３秒钟冲
压一个工件，相应产生一个计数脉冲，即产
生一个触发ＣＤ４５３８的正尖脉冲触发信号。

当发生故障、间隔时间等于大于４．５５ｓ未来
触发信号，ＣＤ４５３８的输出端Ｑ翻为低电平，
再经过反相器输出变为高电平。

此信号接
到音响电路发生报警。

实现了周期脉冲信
号丢失脉冲的检测及故障报警。

参考文献
［１］阎石主编．数字电子技术基础（第五版）
［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００６．
［２］赵文博　等编著．新型常用集成电路速
查手册［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，
２００６．
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