CS199167B1

CS199167B1 - Relaxation oscillator with stable time of oscillation

Info

Publication number: CS199167B1
Application number: CS440578A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Zima
Original assignee: Vaclav Zima
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1980-07-31

Description

Vynález a® týká relaxačního M#ilát«a aa etabilní dobou kmitu.The invention a relates to a relaxation mellitus and an eternal oscillation time.

V ředž technických oborů ee aetkéváme a problémem vytvoření impulsu a přesně definovanou dobou trvání v rozaáhu několika sekund ai několika hodin . Úloha je řešitelná postupným dělení* kmitočtu přesného oaeilátaru. Jelikož jaou knitočty dobrých krystalových oscilátorů vysoké, ja nutno použít rozsáhlého' řetěsee děličů kmitočtu. Ere impuls a dobou trvání 10© a odvozený s řídleíhe signálu a . kmitočtem 5 ΜΗ» potřebuje®® dělič a poměre® 5.1Ο⁸. PouSije-li ae vhodný relaxační eoci&átor velel níských kmitů, nůž® být řetěsee děličů kmitočtu podstatně zkráeen. Nevýhodou snámýeh relaxačních oscilátorů je Spatná stabilita kmitočtu výstupního signálu a zejména jeho závislost na okolní teplotě. Nevyhovující kmitočtovou stabilitu mají i relaxační oscilátory, zapojené jako aatabllní mttlťivlbrátory a tranzistory nebo a integrovanými obvody. DalSí nevýhodou aetabilníeh nultivlbrátorů je ekolneat, Se dobu kmitočtu určují dva obvody SC, které je nutné samostatně nastavovat k dosažení potřebná periody kmitů.In the field of engineering, we encounter the problem of impulse generation and a precisely defined duration of several seconds and even several hours. The problem can be solved by gradual division * of the frequency of the exact oeailarate. Since the number of good crystal oscillators is high, it is necessary to use an extensive chain of frequency dividers. Ere impulse and duration of 10 © and derived with the lesser signal a. frequency 5 ΜΗ »needs®® divider and ratio® 5.1Ο ⁸ . If a suitable relaxation eocializer & command oscillator is used, the knife may be a chain of frequency dividers considerably truncated. The disadvantage of the known relaxation oscillators is the poor stability of the output signal frequency and in particular its dependence on the ambient temperature. Relaxing oscillators, which are wired as anatalytic modulators and transistors or by integrated circuits, also have unsatisfactory frequency stability. A further disadvantage of an inhalable nultivibrator is the ecoleat. The frequency of the frequency is determined by two SC circuits which need to be set separately to achieve the necessary oscillation periods.

Některé z těohte nevýhod odstraňuj® relaxační oscilátor se stabilní dobou kmitu obaahajíeí dvojioi tranzistorů, napájecí zdroj, odpory a kondensátory podle vynálezu, = -· ' ' «»Some of the drawbacks are to eliminate a stable oscillator with a stable oscillation time containing dual transistors, power supply, resistors and capacitors according to the invention.

-jehož podstata spočívá v tem, ie jaou zapojeny tak, že záporný pel napájecího zdrojewhose essence is that they are connected so that the negative pole of the power supply

199 167 .je spojen jednak přes kondenzátor s bází prvního transistoru a přes odpor jeětě a jeho eniterei*. Spojen js také s první» kontskten spínače a s prvním vstupem zpožďovacího ©b~ vodu. Kladný pól napájecího zdroje Je spojen přes odpor e bází prvního transistoru a přes dal*ί odpor S jeho kolektore». Kladný pól napájecího zdroje je teké spojen s kolektorem druhého transistoru. Kolektor prvního tranzistoru je spojen přes odpor β bází dru / * hého tranzistoru. Emitor druhého tranzistoru je spojen jednak přes odpor e emitore» prvního tranzistoru a Jednak s druhým vstupem zpožďovacího obvodu i s konečným výstupem relaxačního oscilátoru. Zpožďovací obvod je spojen ovládací vazbou ae spínačem.199 167 is connected via a capacitor to the base of the first transistor and through the resistor of the terminal and its energy. It is also connected to the first »contact of the switch and to the first delay delay input. The positive pole of the power supply is connected via the base resistor e of the first transistor and through another resistor S of its collector. The positive pole of the power supply is also connected to the collector of the second transistor. The collector of the first transistor is connected via the β base resistance of the second / * transistor. The emitter of the second transistor is connected both through the resistor e emitter »of the first transistor and secondly with the second input of the delay circuit and with the final output of the relaxation oscillator. The delay circuit is connected by a control coupling and a switch.

Výhodou relaxačního oscilátoru se stabilní dobou kmitu podle vynálezu je poměrně malá závislost periody kmitu na teplotě okolí. Dalěí výhodou je slučitelnost výstupního signálu s ovládáním logických ©'svodů TTL, se jména řetězců děličů kmitočtu pru dosažení velmi dlpuhých dob kmitu /aplikaci na přesné a přestavitelné časové spínače. Příklad zapojení fázového komparátoru podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde obr. 1 představuje blokové schéma zapojení, na obr. 2 je znázorněna hysteresní charakteristika části obvodu s tranzistory ana obr. 3 jsou grafy časových průběhů signálů, působících v relaxačním oscilátoru.An advantage of the oscillator with a stable oscillation time according to the invention is the relatively low dependence of the oscillation period on ambient temperature. Another advantage is the compatibility of the output signal with the control of the TTL logic leads, with the names of the frequency divider strings for achieving very long oscillation / application times for accurate and adjustable timers. An example of a phase comparator according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a block diagram, Fig. 2 shows a hysteresis characteristic of a part of a transistor circuit, and Fig. 3 is graphs of the waveforms of signals acting in a relaxation oscillator.

Na obr. 1 je blokové schéma relaxačního oscilátoru se stabilní dobou kmitu. Skládá a?Fig. 1 is a block diagram of a steady-state relaxation oscillator. Composed and?

se z dvojice tranzistorů, a to prvního tranzistoru £, a druhého tranzistoru £, napájecího zdroje 21, odporů 2, 2> ét 2t £> kondensátoru 2, zpožďovacího obvodu 12 a spínače J. Tyto funkční prvky jsou zapojeny tak, že záporný pól 1002 napájecího zdroje 11 je spojen jednak přes kondenzátor 2 s bází 41 prvního tranzistoru £ a přes odpor 8 s jeho emitorem £2. Záporný pól 1002 je také spojen s prvním kontaktem H spínače Jas prvním vstupem 101 zpožďovacího obvodu 10. Kladný pól 1001 napájecího zdroje 11 je spojen přes odpor 1 e bází 41 prvního tranzistoru £ a přes další odpor 2 ³ J®bo kolektorem 43. Kladný pól 1001 je také spojen s kolektorem jQ druhého tranzistoru £. Kolektor £1 prvního tranzistoru £ je spojen přes odpor £ e bází 91 druhého tranzistoru 2· ®miter 92 druhého tranzistoru 2 3® Spojen jednak přes odpor 2 s emitorem 42 prvního tranzistoru £ a jednak e druhým vstupem 102 zpožďovacího obvodu 10 i s konečným výstupem 1003 relé* xačního oscilátoru. Zpožďovací obvod 10 je spojen ovládací Vazbou 103 se spínačemthe transistor 6, the second transistor 8, the second transistor 6, the power supply 21, the resistors 2, 2 ', the capacitor 2, the delay circuit 12 and the switch J. These functional elements are connected so that the negative pole 1002 the power supply 11 is connected via a capacitor 2 to the base 41 of the first transistor 8 and via a resistor 8 to its emitter 62. Negative pole 1002 is also connected with the first contact switch H Brightness first input 101 of delay circuit 10. The positive terminal 1001 of the power supply 11 is connected through a resistor 1 e, the base of transistor 41 and via a further £ 2 ³ J®bo resistor 43. The positive pole collector 1001 is also coupled to the collector 10 of the second transistor 6. The collector 41 of the first transistor 8 is connected via a base resistor 91 of the second transistor 2, the transistor 92 of the second transistor 23 is connected via a resistor 2 to the emitter 42 of the first transistor 6 and to the output 1003 of the delay circuit 10. oscillator * relay. The delay circuit 10 is connected by a control coupling 103 to a switch

Na obr. 2 a 3 Značí ^U41 napětí na kondenzátoru 2 ^Ό92 napětí na emiteru 92 druhého tranzistoru 2 ® ^υχ» ^Όχχ Jsou prahová napětí odpovídající těm hodnotám při nichž dojde k lavinovité změně stavu klopného obvodu. Napětí U_g2i» ^U92II J^eoB B®Pétí na výstupu g2 druhého tranzistoru 2 odpovídající dvěma stabilním rovnovážným stavům klopného obvodu.In Figures 2 and 3, ^U 41 ^{indicates the} voltage at capacitor 2 ^Ό 92 ^{indicates the} voltage at emitter 92 of the second transistor 2 ^υ χ »» ^χχ These are threshold voltages corresponding to the values at which the avalanche change in the flip-flop state occurs. Voltage U _g2 i ^»U 92II J ^EOB B®Pétí the output G2 of the second transistor 2 corresponding to the two stable equilibrium states of the flip-flop.

Činnost relaxačního oscilátoru vyplývá z diagramů naobr. 2 a 3. Na obr. 2 js znázorněna hysteresní charakteristika klopného obvodu a prvním tranzistore» £ a druhým tranzistorem 2· zvyšování napětí ^U41 a nulové hodnoty dojde při dosažení první prahové úrovně ϋ_χΙ ke změně výstupního napětí U_g2 z hodnoty U_g2I na hodnotu U_g2II. Při další» zvyěováni napětí zůstává výstupní napětí U^₂ na poměrně nízké úrovni, blízké hodňotě U92II· ®ⁱ*^eT^ napětí dojde při dosažení drahé prahové úrovně ks změně výstupního napětí U^₂ skokem ňa původní hodnoto U92I’ důležité je, že první prahová'úroveň ee Jen nepatrně mění s teplotou skolí. Prsatá prahové úroveň U^j se mění s teplotou podstatně výrazněji, zapojení relaxačního oscilátoru podle vynálezu však vliv teplotní závislosti prahové úrovně Ujj na výslednou dobu kmitu zcela eliminuje.The operation of the relaxation oscillator follows from the diagrams in FIG. Fig. 2 shows the hysteresis characteristic of the flip-flop and the first transistor £ and the second transistor 2 · increasing the voltage ^U 41 and the zero value when the first threshold level ϋ _{χΙ reaches} the output voltage U _g2 from U _g2I to value of U _g2II . At a further increase in voltage, the output voltage U ^ ₂ remains at a relatively low level, close to the value of U92II · ® ⁱ * ^eT ^ voltage, when the expensive threshold level k is reached, the output voltage U ^ ₂ changes by jump to the original value U92I '. threshold ee Only slightly changes with the temperature of the school. The bust threshold threshold U1 varies considerably with temperature, but the relaxation oscillator circuit of the invention eliminates the effect of the temperature dependence of the threshold level Uj on the resulting oscillation time.

Na obr. 3 jsou znázorněny časové průběhy signálů ve význačených uzlech relaxačního oeeiláteru podle vynálezu. Předpokládejme, že v Sase i & 0 je na kondensátoru Jg nulový náboj; první tranzistor 4 je uzavřen, na Jeho kolektoru 43 j® vysoké napětí. Druhý tranzistor 2 působí nyní jako ©aitorový eledovaS, na Jeho emitoru 92 je také vysoké napětí, jehož úroveň U921 ae blíží napětí napájecího zdroje IX. Do báze 41 tranzistoru £ teče nyní praktioky nulový proud. Kondenzátor 2 so začne přes edpor J, nabíjet a na bázi 41 transistoru £ začne napětí U^-j exponenciálně stoupht. Při dosažení prahové úrovně « Uj poklesne výstupní napětí skokem na úroveň. U^jj· Tranzistor £ se otevře a tranzistor 2 uzavře. V důsledku zpětné vazby přes odpory 2» 8. Záporný impuls na emitoru jg uvede v činnost zpožďovací obvod 10. ktorý uzavře na dobu T_o kontakty 31, 32 spínače J. Napětí mezi bází £1 tranzistoru £ a bodem sálového potenciálu 1002 poklesne prakticky ihned na nulovou úroveň, hluboko pod prahovou úroveň Uj-j-. Klopný obvod β prvním tranzistorem £ a drahým transistorem J se tedy vrátí do počátečního stavu. Na výstupu 1003 Je opět vysoké napětí *921’ blízké hodnotě napětí napájecího zdroje 11. Po době T s® ukončí činnost zpožďovacího obvodu 10. kontakty 31. 32 spinaWlllHMT “ če J se opět rozpojí a obvod se vrátí do výchozího stavu. Kondenzátor Jg se začne ©pět exponenoiálně nabíjet přes odpor J z napájecího zdroje 11, Výstupní napětí Ug₂ se bud® udržovat na konstantní úrovni U921 ů© okamžiku opětného dosažení prahové úrovně *4i’VFig. 3 shows the waveforms of the signals at the indicated nodes of the relaxation oil according to the invention. Suppose that in Sase i & 0 there is zero charge on capacitor Jg; the first transistor 4 is closed, on its collector 43 high voltage. The second transistor 2 is now acting as an A / S elector, and its emitter 92 also has a high voltage, the level of which U921 ae approaches the voltage of the power supply IX. Practically zero current is now flowing into the base 41 of the transistor 6. The capacitor 20a starts to charge via the port J, and based on the transistor 41, the voltage U1j starts exponentially stoupht. When the threshold level «Uj is reached, the output voltage drops to a level. Transistor 6 opens and transistor 2 closes. As a result of feedback through resistors 2 »8th negative pulse emitter JG actuate the delay circuit 10 which closes for the period T _of contacts 31, 32 of the switch J. voltage between the base of transistor 1 £ £ and mainframe potential point 1002 falls almost immediately to a zero level, well below the threshold level Uj-j-. Thus, the flip-flop β by the first transistor 6 and the expensive transistor J will return to the initial state. At output 1003, again, the high voltage * 921 'is close to the voltage level of the power supply 11. After a time T s ®, the delay circuit 10 terminates. Capacitor Jg starts charging five exponentially via resistor J from the power supply 11, the output voltage Ug ₂ is maintained at a constant level of U921 ů at the moment of reaching the threshold * 4i'V

Relaxační oscilátor se stabilini dobou kmitu lze a výhodou použít ke konstrukci časových spínačů s přesně vymezenou dobou sepnutí. Obvodu lze také využít jako zdroje sekundových kmitů k pohonu elektronických hodin. «Jeho vlastnosti umožňují dosáhnout přesnosti + 1 minuta v době 24 hodin. Při externí synchronizaci signály je relaxační oscilátor podle vynálezu zcela ekvivalentní k podstatně nákladnějšímu krystalovému oscilátoru a umožňuje úeporu děliče kmitočtu s vysokým dělicím poměrem.A relaxation oscillator with a stabilization oscillation time can and advantageously be used for the construction of timers with a precisely defined switching time. The circuit can also be used as a source of second oscillations to drive electronic clocks. «Its features make it possible to achieve accuracy of + 1 minute in 24 hours. In external signal synchronization, the relaxation oscillator according to the invention is totally equivalent to the substantially more expensive crystal oscillator and allows for a frequency divider with a high dividing ratio.

Claims

A relaxation oscillator comprising a pair of transistors, a power supply, resistors, and capacitors, characterized by having a delay circuit (10) and a switch (3), the elements being connected such that the negative pole (1002) of the power supply (11) is connected via capacitor (2) β base (41) of first transistor (4) and resistance (8) with its emitter (42), and first contact (31) of switch (3) and first input (101) of delay circuit (10), the positive pole (10O) of the power supply (11) is connected via a resistor (1), to the base (41) of the first transistor (4) and through another resistor (9) and its collector (43); the collector (93) of the second transistor (9), the collector (43) of the first transistor (4) is connected via a resistor (6), the β base (91) of the second transistor (9), It is connected both through the connector (7) with the editor (42) of the first transistor (4) and with the second input. (102) of the delay circuit (10) and the final input (1003) of the relaxation oscillator, the delay circuit (10) being connected by a control coupling (103) to the switch (3) * '