FI100752B - Multivibraattoripiiri - Google Patents

Multivibraattoripiiri Download PDF

Info

Publication number
FI100752B
FI100752B FI961983A FI961983A FI100752B FI 100752 B FI100752 B FI 100752B FI 961983 A FI961983 A FI 961983A FI 961983 A FI961983 A FI 961983A FI 100752 B FI100752 B FI 100752B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
amplifier
electrode
component
main electrode
amplifier component
Prior art date
Application number
FI961983A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI961983L (fi
FI961983A0 (fi
Inventor
Nikolay Tchamov
Petri Jarske
Original Assignee
Nikolay Tchamov
Petri Jarske
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikolay Tchamov, Petri Jarske filed Critical Nikolay Tchamov
Priority to FI961983A priority Critical patent/FI100752B/fi
Publication of FI961983A0 publication Critical patent/FI961983A0/fi
Priority to JP9540559A priority patent/JPH11510024A/ja
Priority to GB9727005A priority patent/GB2318235B/en
Priority to PCT/FI1997/000275 priority patent/WO1997043829A1/en
Priority to US08/973,778 priority patent/US5990718A/en
Priority to DE19780470T priority patent/DE19780470T1/de
Publication of FI961983L publication Critical patent/FI961983L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI100752B publication Critical patent/FI100752B/fi

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/353Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/354Astable circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/021Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of more than one type of element or means, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/282Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator astable
    • H03K3/2821Emitters connected to one another by using a capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

100752
Multivibraattoripiiri
Keksinnön kohteena ovat yleisesti rautivibraatto-• rit, ja erityisesti ns. emitterikytketyt multivibraatto- 5 ri.
Virta- ja jänniteohjatut oskillaattorit (ICO ja VCO) ovat tärkeitä komponentteja lähettimien ja vastaanottimien rakenteissa. Päävaatimukset VCO/ICO:lle, kun tähdätään sovelluksiin kannettavissa langattomissa 10 tietoliikennejärjestelmissä, ovat: 1-20 GHz toimintataa- juusalue, hyvin alhainen vaihekohina, sekä mahdollisimman alhainen käyttöjännite ja tehonkulutus. Rakenteesta riippuen tietoliikennelaite voi sisältää useita VCO/ICO:ita, joita tarvitaan eri tarkoituksiin, esimer-15 kiksi taajuuskonversio, syntesointi, modulointi, jne.
Niiden suorituskyky vaikuttaa voimakkaasti koko tieto-liikenneyksikön suorituskykyyn. Toisaalta tarve implementoida nämä oskillaattorit piiteknologioille kohtaa useita ongelmia.
20 Värähtelypiirejä eli oskillaattoreita voidaan toteuttaa monilla eri piirirakenteilla. Eräs näistä on astabiili (vapaasti käyvä) multivibraattori. Kuviossa 1 on esitetty eräs perinteinen emitterikytketty multivib-raattoripiiri, jota on käytetty jänniteohjattujen oskil-25 laattorien (VCO) toteuttamiseen. Piiri käsittää kaksi transistoria Q1 ja Q2, joiden välille on aikaansaatu positiivinen takaisinkytkentä ristiinkytkemällä kukin transistorin kanta toisen transistorin kollektorille. Positiivinen takaisinkytkentä sekä vastusten RC1 ja RC2 30 ja kapasitanssin C muodostamat sarjaresonanssipiirit
Rcl-C ja Rc2-C aikaansaavat sen, että multivibraattorin ulostulo jatkuvasti värähtelee kahden tilan välillä, kun värähtely on kerran Hipaistu käyntiin. Värähtelytaajuus määräytyy RC-sarjaresonanssipiirien komponenttien ar-35 voista. Värähtelytaajuutta voidaan säätää muuttamalla 2 100752 jotakin näistä komponenttiarvoista, tyypillisesti kapasitanssia C.
Tällaisen multivibraattoripiirin nopeus (maksimi-resonanssitaajuus) riippuu ensisijaisesti transistorei-5 den Ql ja Q2 ominaisuuksista. Eräs tunnettu tapa nostaa multivibraattoripiirin nopeutta on toteuttaa positiivinen takaisinkytkentä toisen transistorin kollektorilta toisen transistorin kannalle puskuritransistorin kautta. Tämä mahdollistaa suuremman kantavirran, joka puolestaan 10 purkaa nopeammin transistorin kantapiirin loiskapasi-tanssit ja näin nopeuttaa transistorin kytkeytymistä tilasta toiseen.
Pienin mahdollinen käyttöjännite Vcc on vähintään 1,1 V, kuten oletetaan, että virtalähteet 3 ja 4 ovat 15 ideaalisia, ts. niissä ei synny jännitehäviötä. Kun ideaaliset virtalähteet korvataan jollakin käytännön piirirakenteella, kuten MOS-transistorien Mil, M21 ja M31 muodostamilla virtapeileillä kuviossa 2, Vcc kasvaa. Kuvion 2 virtalähteet Mil, M21 ja M31 tarvitsevat ylitseen 20 noin 0,7 V tasajännitteen, jolloin lopullinen Vcc on vähintään noin 1,8 V. MOS-transistoreiden tilaresistans-si (volume resistance) on pääosin syynä korkeaan nielu-lähdejännitteeseen Vds, kun transistorit ovat päällä.
Jos mennään takaisin piirin toimintaperiaatteeseen, to-25 detaan, että virtatiet ovat joko Q1-C-M21 tai Q2-C-M11 ja että virtapeilit tuottavat stabiilin virran referens-sikondensaattorin C läpi, mikä on pääsyy tyypilliseen alhaiseen vaihekohinaan. Kun nyt etsitään uutta tapaa kasvattaa nopeutta, referenssikondensaattoria ei voida 30 enää pienentää paljon enempää, koska siitä tulee loiska-pasitanssien suuruusluokkaa, minkä seurauksena piirin hallittu suunnittelu ei ole mahdollista.
Nykyisin on kuitenkin tarve yhä suurempiin nopeuksiin samalla kun käyttöjännite haluttaisiin saada 35 mahdollisimman alhaiseksi, erityisesti elektroniikka- 3 100752 laitteissa, joissa käytetään akkuteholähteitä.
Esillä olevan keksinnön eräänä päämääränä on uusi multivibraattoripiiri, jolla on suurempi nopeus teknii-. kan tason piireihin verrattuna.
5 Esillä olevan keksinnön toisena päämääränä on uusi multivibraattoripiiri, jolla on alhaisempi käyttö-jännite tekniikan tason piireihin verrattuna.
Keksinnön kohteena on multivibraattoripiiri, joka käsittää 10 käyttöjännitelähteen, ensimmäisen epälineaarisen vahvistinkomponentin, joka käsittää ensimmäisen ja toisen pääelektrodin sekä ohjauselektrodin, toisen epälineaarisen vahvistinkomponentin, joka 15 käsittää ensimmäisen ja toisen pääelektrodin sekä ohjauselektrodin, toisen vahvistinkomponentin ensimmäisen pääelektrodin ollessa kytketty ohjaamaan ensimmäisen vahvistinkomponentin ohjauselektrodia, ja vastaavasti ensimmäisen vahvistinkomponentin ensimmäisen pääelekt-20 rodin ollessa kytketty ohjaamaan toisen vahvistinkomponentin ohjauselektrodia, kapasitiivisen komponentin, joka on kytketty ensimmäisen vahvistinkomponentin toisen pääelektrodin ja toisen vahvistinkomponentin toisen pääelektrodin väliin, 25 ensimmäisen ja toisen vastuksen, joiden kautta ensimmäisen vahvistinkomponentin ensimmäinen pääelektro-di ja vastaavasti toisen vahvistinkomponentin ensimmäinen pääelektrodi on kytketty käyttöjännitelähteen ensimmäiseen potentiaaliin. Piirille on tunnusomaista, se 30 lisäksi käsittää pull-down-piirin ensimmäisen ja toisen vahvistinkomponentin toisten pääelektrodien ja käyttö-jännitelähteen toisen potentiaalin välissä.
Keksinnön kohteena on myös multivibraattoripiiri, jolle on tunnusomaista, että se käsittää 35 kolmannen vahvistinkomponentin, joka on kytketty 4 100752 sarjaan ensimmäisen vahvistinkomponentin toisen pää-elektrodin ja käyttöjännitelähteen toisen potentiaalin väliin, neljännen vahvistinkomponentin, joka on kytketty 5 sarjaan toisen vahvistinkomponentin toisen pääelektrodin ja käyttöjännitelähteen toisen potentiaalin väliin, viidennen vahvistinkomponentin, jonka ensimmäinen pääelektrodi on kytketty käyttöjännitelähteen ensimmäiseen potentiaaliin, toinen pääelektrodi on toiminnalli-10 sesti kytketty käyttöjännitelähteen toiseen potentiaaliin vastuksen tai virtalähteen kautta, ja jonka oh-jauselektrodi on kytketty ensimmäisen vahvistinkomponentin toiselle pääelektrodille tai ohjauselektrodille, kuudennen vahvistinkomponentin, jonka ensimmäinen 15 pääelektrodi on kytketty käyttöjännitelähteen ensimmäi seen potentiaaliin, toinen pääelektrodi on toiminnallisesti kytketty käyttöjännitelähteen toiseen potentiaaliin vastuksen tai virtalähteen kautta, ja jonka oh-jauselektrodi on kytketty toisen vahvistinkomponentin 20 toiselle pääelektrodille tai ohjauselektrodille, kolmannen ja neljännen vahvistinkomponentin oh-jauselektrodien ollessa ristiinkytketty viidennen ja vastaavasti kuudennen vahvistinkomponentin toiselle pääelektrodille .
25 Keksinnön mukainen multivibraattori on varustettu kolmannella ja neljännellä vahvistinkomponentilla, jotka toimivat aktiivisina pull-down-komponentteina. Pull-down-vahvistinkomponentit on ristiinkytketty siten, että ne ovat vuorotellen johtavassa ja johtamattomassa tilas-30 sa ensimmäisen ja toisen vahvistinkomponentin tilan mu kaan pakko-ohjattuina. Kun toinen vahvistinkomponentti on johtamattomassa tilassa ja ensimmäinen vahvistinkomponentti on johtavassa tilassa, ensimmäisen vahvistin-komponentin toisen pääelektrodin ja toisen käyttöjänni-35 tepotentiaalin väliin kytketty kolmas pull-down-vahvis- 5 100752 tinkomponentti on johtamattomassa tilassa. Toisen vahvistin komponentin toisen pääelektrodin ja toisen käyttö-jännitepotentiaalin väliin kytketty neljäs pull-down-vahvistinkomponentti on johtavassa tilassa vetäen (pull-5 down) toisen pääelektrodin toiseen käyttöjännitepotenti- aaliin. Tällöin piirissä kulkee vain yksi virtatie ensimmäisen vahvistinkomponentin, kapasitiivisen komponentin ja neljännen vahvistinkomponentin kautta. Vastaavasti, kun ensimmäinen vahvistinkomponentti on johtamatto-10 massa tilassa ja toinen vahvistinkomponentti johtavassa tilassa, neljäs pull-down-vahvistinkomponentti on johtamattomassa tilassa ja kolmas pull-down-vahvistinkomponentti johtavassa tilassa. Tällöin piirissä kulkee vain yksi virtatie toisen vahvistinkomponentin, ka-15 pasitiivisen komponentin ja kolmannen pull-down-vahvis- tinkomponentin kautta. Tässä "kaksoisristikytketyssä" multivibraattoripiirissä saavutetaan pull-down-tekniikan avulla kaksi kertaa suurempi ulostulosignaalin amplitudi samalla käyttöjännitteellä, kun verrataan tekniikan ta-20 son multivibraattoripiireihin.
Keksinnön mukaisen multivibraattoripiirin pulssi-muotoa voidaan parantaa ja nopeutta kasvattaa syöttämällä ohjaussignaalit ensimmäisen ja toisen vahvistinkomponentin toiselta pääelektrodilta tai ohjauselektrodilta 25 vastaavasti neljännen ja kolmannen pull-down-vahvistin- komponentin ohjauselektrodeille puskurivahvistinkomponenttien kautta.
Keksintöä selitetään seuraavassa viitaten oheisiin piirroksiin, joissa 30 kuviot 1 ja 2 ovat kytkentäkaavioita, joka esit tävät kaksi tekniikan tason mukaista emitterikytkettyä multivibraattoripiiriä, kuviot 3, 4, 5, 6 ja 7 ovat kytkentäkaavioita, jotka esittävät erilaisia keksinnön mukaisia kaksois-35 ristikytkettyjä multivibraattoripiirejä.
6 100752
Esillä oleva keksintö soveltuu käyttöjännitteen alentamiseen ja nopeuden lisäämiseen ns. emitterikytke-tyissä multivibraattoripiireissä. Vaikka tekniikan tason mukaisissa multivibraattoripiireissä, jotka on esitetty 5 kuvioissa 1 ja 2, samoin kuin keksinnön mukaisissa multivibraattoripiireissä, jotka on esitetty kuvioissa 3-7, on käytetty vahvistineliminä bipolaaritransistoreita, keksinnön mukaisissa piiriratkaisuissa voidaan käyttää periaatteessa minkä tahansa tyyppisiä epälineaarisia 10 vahvistinkomponentteja, kuten MOS-, CMOS-, SOI-, HEMT- ja HBT-transistorit, mikroaaltoputket sekä tyhjiöputket. Näissä komponenteissa elektrodien nimityksen saattavat vaihdella. Bipolaaritransistorin pääelektrodit ovat kol-lektori ja emitteri ja ohjauselektrodi on kanta. FET-15 transistoreissa vastaavat elektrodit ovat nielu, lähde ja hila. Tyhjiöputkissa vastaavia elektrodeja nimitetään yleensä anodi, katodi ja hila. Täten myös termi emitte-rikytketty multivibraattori täytyy ymmärtää tässä yhteydessä yleisempänä käsitteenä, joka kattaa mm. termit 20 katodikytketty tai lähdekytketty multivibraattori.
Kuviossa 3 on esitetty keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukainen emitterikytketty multivibraattori-piiri. Piiri käsittää neljä NPN-bipolaaritransistoria Ql, Q2, Q3 ja Q4. Transistorin Q1 kollektorielektrodi on 25 kytketty vastuksen Rcl kautta käyttöjännitelähteen 1 positiiviseen käyttöjännitteeseen Vcc, ja emitteri on kytketty transistorin Q3 kollektorille. Transistorin Q3 emitteri on kytketty jännitelähteen 1 alempaan käyttö-jännitepotentiaaliin, esim. 0 V. Transistorin Q2 kollek-30 tori on kytketty vastuksen Rc2 kautta käyttöjännitteeseen Vcc ja emitteri transistorin Q4 kollektorille. Transistorin Q4 emitteri on kytketty käyttöjännitteeseen 0 V. Transistoreiden Ql ja Q2 emittereiden väliin on kytketty kondensaattori C. Transistoreiden Ql ja Q2 vä-35 lille on aikaansaatu positiivinen takaisinkytkentä ris- 7 100752 tiinkytkemällä Ql:n kanta Q2:n kollektorille, ja Q2:n kanta Ql:n kollektorille. Vastaavasti transistoreiden Q3 ja Q4 välille on aikaansaatu positiivinen takaisinkytkentä ristiinkytkemällä Q3:n kanta Q4:n kollektorille 5 (Q2:n emitteri), ja Q4:n kanta Q3:n kollektorille (Ql.n emitteri). Positiiviset takaisinkytkennät sekä vastusten Rcl,Rc2 ja kondensaattorin C muodostamat sarjaresonans-sipiirit Rcl-C ja Rc2-C aikaansaavat sen, että multivi-braattorin ulostulo (esim. Q2:n emitteri) värähtelee 10 kahden tilan välillä, kun värähtely on kerran Hipaistu käyntiin. Piirin resonanssitaajuus asetetaan komponenttien Rcl, Rc2 ja C arvoilla. Resonanssitaajuutta voidaan säätää esimerkiksi säätämällä näiden komponenttien arvoja sinänsä tunnetulla tavalla.
15 Keksinnön mukaisessa multivibraattoripiirissä pull-down -transistorit Q3 ja Q4 korvaavat virtalähteet perinteisessä multivibraattoripiirissä, joka on esitetty kuvioissa 1 ja 2. Transistoreiden Q3 ja Q4 ristiinkyt-kennän vuoksi ne ovat vuorotellen päällä ja pois päältä 20 transistoreiden Q1 ja Q2 tilojen pakko-ohjaamina. Oletetaan esimerkiksi, että transistori Q1 on päällä ja transistori Q2 on pois päältä. Tällöin transistorin Q1 emitteri syöttää transistorin Q4 kannalle kantavirran, jonka seurauksena transistori Q4 johtaa. Johtavassa tilassa 25 transistori Q4 vetää Q2:n emitterijännitteen potentiaaliin 0 V lähes ilman jännitehäviötä. Tämän seurauksena transistori Q3, jonka kanta on kytketty Q2:n emitteril-le, on pois päältä. Tällöin Q3:n läpi ei kulje virtaa. Multivibraattoripiirissä on nyt vain yksi virtatie, ni-/ 30 mittäin Rcl-Ql-C-Q4. Transistori Q3, joka ei johda, erottaa kondensaattorin C toisen navan täysin potentiaalista 0 V. Transistori Q4, joka on päällä, kytkee kondensaattorin C toisen navan potentiaaliin OV lähes ilman jännitehäviötä. Vastaavasti toisessa värähtelytilassa Q1 35 on pois päältä, Q2 on päällä, Q3 on päällä ja Q4 on pois 8 100752 päältä. Tällöin multivibraattoripiirissä on vain yksi virtatie, nimittäin Rc2-Q2-C-Q3. Q4, joka ei ole päällä, erottaa kondensaattorin C toisen navan täysin potentiaalista OV. Transistori Q3, joka on päällä, vetää konden-5 saattorin C toisen navan potentiaaliin OV lähes ilman jännitehäviötä. Näin kondensaattorin yli saadaan mahdollisimman suuri osa käyttöjännitteestä. Täten, koska ristiinkytkettyjen pull-down -transistoreiden Q3 ja Q4 ansiosta vältetään virtalähteiden aiheuttamat jännitehä-10 viöt perinteisissä multivibraattoripiireissä, keksinnön mukainen kaksoisristiinkytketty pull-down -tekniikalla toteutettu multivibraattoripiiri tuottaa kaksi kertaa suuremman ulostulosignaalin amplitudin samalla käyttö-jännitteellä verrattuna kuvioiden 1 ja 2 perinteisiin 15 piireihin.
Kuvion 3 piirin pulssimuodot ovat kuitenkin suhteellisen huonot. Tämä johtuu siitä, että vaikka bipo-laaritransistorit Q3 ja Q4 ovat nopeita, niiden pääasiallisin ongelma ovat tarvittavat suuret kantavirrat.
20 Nämä häiritsevät referenssikondensaattorin C uudelleen- varausprosessia tavalla, joka ei ole hyväksyttävissä, ja kasvattavat merkittävästi vaihekohinaa. Myöskin multivi-braattorin piirin nopeus on merkittävästi alhaisempi kuin kuvioiden 1 ja 2 perinteisissä piireissä.
25 Näitä pulssimuotoon, häiriöihin ja nopeuteen liittyviä ongelmia voidaan poistaa korvaamalla kuvion 3 bipolaaritransistorit Q1-Q4 MOS-transistoreilla, kuten kuviossa 4 on esitetty. MOS-transistoreiden käyttö pienentää virtoja, jotka tarvitaan pull-down -transisto-30 reiden ohjaamiseen. Kuvion 4 piiri on peruskytkennältään ja toiminnaltaan oleellisesti samanlainen kuin kuvion 3 piiri. Kuvion 4 piiri käsittää neljä MOS-transistoria Ml, M2, M3 ja M4. Transistorin Ml lähde-elektrodi on kytketty vastuksen Rcl kautta käyttöjännitelähteen 1 35 positiiviseen käyttöjännitteeseen Vcc ja nielu on kyt- 9 100752 ketty transistorin M3 lähde-elektrodille. Transistorin M3 nielu on kytketty jännitelähteen 1 alempaan käyttö-jännitepotentiaaliin, esim. OV. Transistorin M2 lähde-elektrodi on kytketty vastuksen Rc2 kautta käyttöjännit-5 teeseen Vcc ja nielu transistorin Q4 lähde-elektrodille. Transistorin M4 nielu on kytketty käyttöjännitteeseen OV. Transistoreiden Ml ja M2 emittereiden väliin on kytketty kondensaattori C. Transistoreiden Ml ja M2 välille, samoinkuin transistoreiden M3 ja M4 välille on ai-10 kaansaatu positiivinen takaisinkytkentä samalla periaat teella kuin kuviossa 3. Kuvion 4 piirin toiminta on muutoinkin oleellisesti samanlainen kuin kuvion 3 piirin toiminta. Oleellisena erona on kuitenkin se, että MOS-transistoreiden ominaisuuksista (ensisijaisesti suurista 15 tilavuusresistansseista ja alhaisesta vahvistuksesta) johtuen joudutaan käyttämään korkeampaa syöttöjännitettä, esim. Vcc=3V. Saavutettu pulssimuoto on kuitenkin edelleen huono ja taajuus suhteellisen alhainen.
Eräs puhtaasti MOS-transistoreihin perustuva pa-20 rannettu multivibraattoripiiri on esitetty kuviossa 5.
Kuvion 5 piiri on varustettu MOS-transistoreilla M5 ja M6, jotka toimivat puskuritransistoreina, joiden kautta signaalit transistoreiden Ml ja M2 nieluelektrodeilta syötetään ohjaamaan pull-down -transistoreiden M3 ja 25 vastaavasti M4 alasvetoa. Tarkemmin sanottuna ensimmäisen puskuritransistorin M5 lähde on kytketty käyttöjännitteeseen Vcc ja nieluelektrodi on kytketty pull-down -transistorin M4 hilalle sekä vastuksen R3 kautta käyt-töjännitepotentiaaliin OV. M5:n hila on kytketty Ml:n 30 nieluelektrodille. Vastaavasti toisen puskuritransisto rin M6 lähde on kytketty käyttöjännitteeseen Vcc ja nieluelektrodi on kytketty pull-down -transistorin M3 hilalle sekä vastuksen R4 kautta käyttöjännitepotentiaa-liin 0V. Puskuritransistorit M5 ja M6 kykenevät tuotta-35 maan transistoreiden M3 ja M4 hilaelektrodeille suurem- 10 100752 man ohjausvirran, joka nopeammin purkaa hilaelektrodien loiskapasitanssit. Tämä nopeuttaa transistoreiden M3 ja M4 kytkeytymistä. Lisäksi transistoreiden M3 ja M4 ohjaus on erotettu varsinaisesta resonanssipiiristä, mikä 5 vähentää häiriöitä resonanssipiirin toiminnassa. Kuvion 5 multivibraattoripiirillä saavutetaan parempi pulssin muoto ja noin 15 % nopeuden kasvu verrattuna kuvion 4 multivibraattoripiiriin, mutta sillä ei saavuteta alempaa käyttöjännitettä.
10 Kuviossa 6 on esitetty BiCMOS-tekniikalla to teutettu keksinnön mukainen multivibraattori. Kuvion 6 piiri muistuttaa kuvion 3 piiriä, mutta bipolaaritran-sistorit Q3 ja Q4 on korvattu MOS-transistoreilla M3 ja M4, joiden hilaelektrodit on ristiinkytketty transisto-15 reiden Q1 ja Q2 kantaelektrodeille. Tämä on mahdollista, koska MOS-transistoreiden M3 ja M4 hilaelektrodien aiheuttama kuormitus on merkityksetön verrattuna transistoreiden Ql ja Q2 kantavirtoihin eikä siten häiritse transistoreiden Ql ja Q2 toimintaa. Tarkemmin sanottuna 20 kuvion 6 piirissä transistorin Ql kollektorielektrodi on kytketty vastuksen Rcl kautta käyttöjännitelähteen 1 positiiviseen käyttöjännitteeseen Vcc, ja emitteri on kytketty transistorin M3 lähde-elektrodille. Transisto-: rin M3 nieluelektrodi on kytketty käyttöjännitepotenti- 25 aaliin 0V. Transistorin Q2 kollektori on kytketty vastuksen Rc2 kautta käyttöjännitteeseen Vcc ja emitteri transistorin M4 lähde-elektrodille. Transistorin M4 emitteri on kytketty käyttöjännitteeseen 0V. Transistoreiden Ql ja Q2 emittereiden väliin on kytketty konden-30 saattori C. Transistoreiden Ql ja Q2 välille on aikaansaatu positiivinen takaisinkytkentä samalla tavoin kuin kuviossa 3. Transistorin M3 hilaelektrodi on kytketty transistorin Q2 kantaelektrodille ja transistorin M4 hilaelektrodi on kytketty transistorin Ql kantaelektro- 35 dille. Tämän ristiinkytkennän seurauksena Q2 ja M3 ovat 100752 11 pois päältä, kun Q1 ja M4 johtavat, ja Q1 ja M4 ovat pois päältä, kun Q2 ja M3 johtavat. Koska kuvion 6 piirissä transistorit Q1 ja Q2 ovat bipolaaritransistorei-ta, vältetään kuvion 4 piirin ongelma, eli korkea käyt-5 töjännite. Kuitenkin MOS-transistoreilla M3 ja M4 toteu-tun aktiivisen pull-down -toiminnan ansiosta piirin nopeus on sama kuin perinteisillä piireillä (kuviot 1 ja 2) mutta amplitudi on kaksi kertaa suurempi. Tämän vuoksi on mahdollista käyttää kuvion 6 piiriä paljon al-10 haisemmalla käyttöjännitteellä, esimerkiksi 1.1 V, kuin perinteisessä multivibraattoripiirissä, jossa sama suorituskyky vaatii 1,8 V käyttöjännitettä.
Vielä eräs keksinnön mukainen multivibraattori-piiri saadaan soveltamalla kuvion 3 piiriin kuvion 5 15 piirissä käytettyä puskuritransistoriratkaisua. Tällai nen multivibraattoripiiri on esitetty kuviossa 7. Piiri käsittää kuusi NPN-bipolaaritransistoria Ql, Q2, Q3, Q4, Q5 ja Q6. Transistorin Ql kollektorielektrodi on kytketty vastuksen Rcl kautta käyttöjännitteeseen Vcc, ja 20 emitteri on kytketty transistorin Q3 kollektorille.
Transistorin Q2 kollektori on kytketty vastuksen Rc2 kautta käyttöjännitteeseen Vcc ja emitteri transistorin Q4 kollektorille. Transistoreiden Q3 ja Q4 emitterit on : kytketty käyttöjännitteeseen OV. Transistoreiden Ql ja 25 Q2 emittereiden väliin on kytketty kondensaattori C.
Transistoreiden Ql ja Q2 välille on aikaansaatu positiivinen takaisinkytkentä samalla tavoin kuin kuvion 3 piirissä. Kuvion 7 piiri on lisäksi varustettu puskuri-transistoreilla Q5 ja Q6, joiden kautta signaalit tran-30 sistoreiden Ql ja Q2 kannoilta syötetään transistoreiden Q3 ja Q4 kantaelektrodeille. Puskuritransistoreiden Q5 ja Q6 ansiosta transistoreiden Q3 ja Q4 kantavirrat saadaan suuremmiksi, mikä nopeuttaa kantaelektrodien lois-kapasitanssien purkautumista ja sitä kautta transisto-35 reiden Q3, Q4 kytkentänopeutta. Tarkemmin sanottuna pus- 12 100752 kuritransistorin Q5 kollektorielektrodi on kytketty käyttöjännitteeseen Vcc ja emitteri on kytketty pulldown -transistorin Q4 kantaelektrodille sekä virtalähteen 71 kautta käyttöjännitejännitepotentiaaliin 0V.
5 Q5:n kantaelektrodi on kytketty Ql:n kantaelektrodille. Puskurin transistorin Q6 kollektori on kytketty käyttö-jännitteeseen Vcc ja emitteri on kytketty pull-down -transistorin Q3 kantaelektrodille sekä virtalähteen 72 kautta käyttöjännitepotentiaaliin OV. Q6:n kantaelektro-10 di on kytketty Q2:n kantaelektrodille. Transistoreiden Q3 ja Q4 emitterit on kytketty yhteen ja virtalähteen 73 kautta käyttöjännitepotentiaaliin OV. Virtalähteiden 71, 72 ja 73 avulla voidaan asettaa piirin toimintapiste sekä määrätä resonanssitaajuus. Kuvion 7 piirillä saavu-15 tetaan noin 40 % suurempi nopeus kuin millään edellä esitetyistä piireistä. Myöskin pulssin muoto on yksi parhaista esitettyjen vaihtoehtojen joukossa.
Kuvion 7 piiriä on analysoitu käyttäen 0,8 pm Bi-CMOS-teknologiaa, jossa bipolaarisilla NPN-transisto-20 reillä transienttitaajuus FT = 14 GHz. Transistoreiden läpi kulkeva virta on valittu olemaan sellainen, joka aikaansaa tämän transienttitaajuuden FXMAX, jolloin virta on tällä teknologialla noin 850 pA, kun kollektori-emit-: terijännite Vce on noin 0,8 V. Tämän vuoksi kuviossa 7 25 virtalähde 71, joka määrää transistorin Q5 läpikulkevan virran, on 850 pA. Vastaavasti virtalähde 72, joka määrää transistorin Q6 kautta kulkevan virran, on 850 pA. Virtalähde 73, joka määrää transistoreiden Q1 ja Q3 sekä vastaavasti transistoreiden Q2 ja Q4 läpi kulkevat vir-30 rat, on 1,7 nA, kun värähtelyn halutaan tapahtuvan suurimmalla mahdollisella taajuudella, joka tässä tapauksessa on noin 1,4 GHz. Edelleen, jotta saavutettaisiin ainakin 400 mV amplitudi kollektoreiden differentiaa-lisignaaleille, käytetään kollektorivastuksia, joiden 35 arvo on 150 ohmia. Tehonkulutus on noin 5,0 mW käyttö- 13 100752 jännitteestä 2,2 V. Referenssikondensaattorille C valitaan arvo 1.0 pF, joka tälle teknologialle on järkevän pieni RF-tyyppinen kondensaattori.
Piirrokset ja niihin liittyvä selitys on tarkoi-5 tettu vain havainnollistamaan keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa ja hengessä.

Claims (11)

100752
1. Multivibraattoripiiri, joka käsittää käyttöjännitelähteen, 5 ensimmäisen epälineaarisen vahvistinkomponentin (Ql) , joka käsittää ensimmäisen ja toisen pääelektrodin sekä ohjauselektrodin, toisen epälineaarisen vahvistinkomponentin (Q2), joka käsittää ensimmäisen ja toisen pääelektrodin sekä 10 ohjauselektrodin, toisen vahvistinkomponentin (Q2)ensimmäisen pääelektrodin ollessa kytketty ohjaamaan ensim mäisen vahvistinkomponentin (Ql) ohjauselektrodia, ja vastaavasti ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) ensimmäisen pääelektrodin ollessa kytketty ohjaamaan toisen 15 vahvistinkomponentin (Q2) ohjauselektrodia, kapasitiivisen komponentin (Cl), joka on kytketty ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) toisen pääelektrodin ja toisen vahvistinkomponentin (Q2) toisen pääelektrodin väliin, 20 ensimmäisen ja toisen vastuksen (Rcl,Rc2), joiden kautta, jonka kautta ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) ensimmäinen pääelektrodi ja vastaavasti toisen toisen vahvistinkomponentin (Q2) ensimmäinen pääelektrodi on kytketty käyttöjännitelähteen (1) ensimmäiseen poten-25 tiaaliin, tunnettu siitä, että piiri käsittää pull-down-piirin (Q3,Q4) ensimmäisen ja toisen vahvistinkomponentin (Q1,Q2) toisten pääelektrodien ja käyttöjännitelähteen (1) toisen potentiaalin välissä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen multivibraatto- 30 ri, tunnettu siitä, että pull-down-piiri käsit tää kolmannen vahvistinkomponentin (Q3), joka on kytketty sarjaan ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) toisen pääelektrodin ja käyttöjännitelähteen (1) toisen po-35 tentiaalin väliin, neljännen vahvistinkomponentin (Q4), joka on ky- 100752 tketty sarjaan toisen vahvistinkomponentin (Q2) toisen pääelektrodin ja käyttöjännitelähteen (1) toisen potentiaalin väliin, kolmannen ja neljännen vahvistinkomponentin 5 (Q3,Q4) ohjauselektrodien ollessa ristiinkytketty toisen (Q2) ja vastaavasti ensimmäisen (Ql) vahvistinkomponentin toiselle pääelektrodille tai ohjauselektrodille.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen multivibraatto-ripiiri, tunnettu siitä, että 10 ensimmäinen, toinen, kolmas ja neljäs vahvis- tinkomponentti (Q1-Q4) ovat bipolaaritransistoreita.
4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen multivibraatto-ripiiri, tunnettu siitä, että ensimmäinen, toinen, kolmas ja neljäs vahvistinkomponentti (Q1-Q4) ovat
15 MOS-transistoreita.
5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen multivi-braattoripiiri, tunnettu siitä, että kolmannen ja neljännen vahvistinkomponentin (Q3,Q4) ohjauselektrodien ollessa ristiinkytketty toisen (Q2) ja vastaavasti 20 ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) toiselle pääelekt rodille .
6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen multivibraatto-ripiiri, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja . toinen vahvistinkomponentti (Q1,Q2) ovat bipolaaritran- 25 sistoreita, ja että kolmas ja neljäs vahvis tinkomponentti (Q3,Q4) ovat MOS-transistoreita, ja että kolmannen ja neljännen vahvistinkomponentin (Q3,Q4) hi-laelektrodit on kytketty vastaavasti ensimmäisen ja toisen vahvistinkomponentin (Q1,Q2) kantaelektrodille. •'30
7. Multivibraattoripiiri, joka käsittää käyttöjännitelähteen (1), ensimmäisen epälineaarisen vahvistinkomponentin (Ql), joka käsittää ensimmäisen ja toisen pääelektrodin sekä ohjauselektrodin, 35 toisen epälineaarisen vahvistinkomponentin (Q2), joka käsittää ensimmäisen ja toisen pääelektrodin sekä 100752 ohjauselektrodin, toisen vahvistinkomponentin (Q2)ensimmäisen pääelektrodin ollessa kytketty ohjaamaan ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) ohjauselektrodia, ja vastaavasti ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) ensim-5 mäisen pääelektrodin ollessa kytketty ohjaamaan toisen vahvistinkomponentin (Q2) ohjauselektrodia, kapasitiivisen komponentin (Cl), joka on kytketty ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) toisen pääelektrodin ja toisen vahvistinkomponentin (Q2) toisen pääelekt-10 rodin väliin, ensimmäisen ja toisen vastuksen (Rcl,Rc2), joisen kautta, jonka kautta ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) ensimmäinen pääelektrodi ja vastaavasti toisen toisen vahvistinkomponentin (Q2) ensimmäinen pääelektrodi 15 on kytketty käyttöjännitelähteen (1) ensimmäiseen poten tiaaliin, tunnettu siitä, että piiri käsittää kolmannen vahvistinkomponentin (Q3), joka on kytketty sarjaan ensimmäisen vahvistinkomponentin (Ql) toisen pääelektrodin ja käyttöjännitelähteen (1) toisen po-20 tentiaalin väliin, neljännen vahvistinkomponentin (Q4), joka on kytketty sarjaan toisen vahvistinkomponentin (Q2) toisen pääelektrodin ja käyttöjännitelähteen (1) toisen poten-. tiaalin väliin, 25 viidennen vahvistinkomponentin (Q5), jonka ensim mäinen pääelektrodi on kytketty käyttöjännitelähteen ensimmäiseen potentiaaliin, toinen pääelektrodi on toiminnallisesti kytketty käyttöjännitelähteen toiseen potentiaaliin vastuksen tai virtalähteen kautta, ja jonka ·· 30 ohjauselektrodi on kytketty ensimmäisen vahvistinkom ponentin (Ql) toiselle pääelektrodille tai ohjauselekt-rodille, kuudennen vahvistinkomponentin (Q6), jonka ensimmäinen pääelektrodi on kytketty käyttöjännitelähteen 35 ensimmäiseen potentiaaliin, toinen pääelektrodi on toi-• minnallisesti kytketty käyttöjännitelähteen toiseen 100752 potentiaaliin vastuksen tai virtalähteen kautta, ja jonka ohjauselektrodi on kytketty toisen vahvistinkomponen-tin (Q2) toiselle pääelektrodille tai ohjauselektrodil-le, 5 kolmannen ja neljännen vahvistinkomponentin (Q3,Q4) ohjauselektrodien ollessa ristiinkytketty viidennen (Q5) ja vastaavasti kuudennen (Q6) vahvistinkomponentin toiselle pääelektrodille.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen multivibraatto-10 ripiiri, tunnettu siitä, että ensimmäinen, toinen, kolmas, neljäs, viides ja kuudes vahvis-tinkomponentti (Q1-Q6) ovat bipolaaritransistoreita, ja että viidennen (Q5) ja kuudennen (Q&) vahvistinkomponentin ohjauselektrodi on kanta, joka on kytketty ensimmäi- 15 sen (Ql) ja vastaavasti toisen (Q2) vahvistinkomponentin ohjauselektrodille, joka on kanta.
9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen multivibraatto-ripiiri, tunnettu siitä, että ensimmäinen, toinen, kolmas, neljäs, viides ja kuudes vahvistinkom- 20 ponentti (Q1-Q6) ovat MOS-transistoreita, ja että että viidennen (Q5) ja kuudennen vahvistinkomponentin (Q6) ohjauselektrodi on hila, joka on kytketty ensimmäisen ja vastaavasti toisen vahvistinkomponentin (Q2) toiselle pääelektrodille, joka on emitteri.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen multivibraat- toripiiri, tunnettu siitä, että kolmannen ja neljännen vahvistinkomponentin (Q3,Q4) toiset pääelekt-rodit ovat emittereitä, jotka on kytketty yhteen ja ensimmäisen virtalähteen (73) kautta jännitelähteen toi-30 seen potentiaaliin.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen multivibraat-toripiiri, tunnettu siitä, että viidennen ja kuudennen vahvistinkomponentin (Q5,Q6) toinen pääelekt-rodi, joka on emitteri, on kytketty toisen (71) ja vas-35 taavasti kolmannen (72) virtalähteen kautta jänniteläh- . teen toiseen potentiaaliin. 100752
FI961983A 1996-05-09 1996-05-09 Multivibraattoripiiri FI100752B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI961983A FI100752B (fi) 1996-05-09 1996-05-09 Multivibraattoripiiri
JP9540559A JPH11510024A (ja) 1996-05-09 1997-05-07 マルチバイブレータ回路
GB9727005A GB2318235B (en) 1996-05-09 1997-05-07 Multivibrator circuit
PCT/FI1997/000275 WO1997043829A1 (en) 1996-05-09 1997-05-07 Multivibrator circuit
US08/973,778 US5990718A (en) 1996-05-09 1997-05-07 Multivibrator circuit
DE19780470T DE19780470T1 (de) 1996-05-09 1997-05-07 Multivibratorschaltung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI961983 1996-05-09
FI961983A FI100752B (fi) 1996-05-09 1996-05-09 Multivibraattoripiiri

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI961983A0 FI961983A0 (fi) 1996-05-09
FI961983L FI961983L (fi) 1997-11-10
FI100752B true FI100752B (fi) 1998-02-13

Family

ID=8545995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI961983A FI100752B (fi) 1996-05-09 1996-05-09 Multivibraattoripiiri

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5990718A (fi)
JP (1) JPH11510024A (fi)
DE (1) DE19780470T1 (fi)
FI (1) FI100752B (fi)
GB (1) GB2318235B (fi)
WO (1) WO1997043829A1 (fi)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001215550A (ja) * 2000-02-01 2001-08-10 Canon Inc 光電変換装置、調光回路およびcmosセンサ
US7126382B2 (en) * 2003-08-29 2006-10-24 Intel Corporation Lower power high speed design in BiCMOS processes
RU2547215C1 (ru) * 2014-03-28 2015-04-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации Мультивибратор
PL4066766T3 (pl) 2021-03-31 2023-12-27 Erbe Elektromedizin Gmbh Elektromedyczny generator mocy
PL4066765T3 (pl) 2021-03-31 2025-11-12 Erbe Elektromedizin Gmbh Aktywny instrument elektrochirurgiczny

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5639565B2 (fi) * 1972-12-21 1981-09-14
JPS5224370B2 (fi) * 1972-12-22 1977-06-30
JPS5636613B2 (fi) * 1974-01-29 1981-08-25
JPS5175366A (fi) * 1974-12-26 1976-06-29 Nippon Electronics Memory Ind
NL8501088A (nl) * 1985-04-12 1986-11-03 Philips Nv Afstembare oscillatorschakeling.
JPS6271320A (ja) * 1985-09-25 1987-04-02 Toshiba Corp 電流制御発振器
JPS6278908A (ja) * 1985-10-02 1987-04-11 Fujitsu Ltd Dタイプ・フリツプフロツプ回路
US4695744A (en) * 1985-12-16 1987-09-22 Rca Corporation Level shift circuit including source follower output
DE3706319A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-08 Philips Patentverwaltung Multivibrator-schaltungsanordnung
EP0294986B1 (en) * 1987-06-09 1992-07-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Multivibrator circuit employing field effect devices
JPH07109980B2 (ja) * 1988-05-19 1995-11-22 富士通株式会社 半導体集積回路
JPH0294914A (ja) * 1988-09-30 1990-04-05 Nec Corp 電圧制御型発振器
US4884042A (en) * 1989-02-15 1989-11-28 National Semiconductor Corporation Dual port voltage controlled emitter coupled multivibrator
US5357220A (en) * 1993-01-21 1994-10-18 Gennum Corporation Emitter-coupled oscillator with differential switching control
GB9324155D0 (en) * 1993-11-24 1994-01-12 Plessey Semiconductors Ltd Improvements to integrated oscillators

Also Published As

Publication number Publication date
GB2318235B (en) 2001-02-21
US5990718A (en) 1999-11-23
GB2318235A (en) 1998-04-15
WO1997043829A1 (en) 1997-11-20
JPH11510024A (ja) 1999-08-31
DE19780470T1 (de) 1998-10-01
FI961983L (fi) 1997-11-10
GB9727005D0 (en) 1998-02-18
FI961983A0 (fi) 1996-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20020093385A1 (en) Oscillation circuit with voltage-controlled oscillators
KR101043418B1 (ko) 부성저항을 개선시킨 차동 콜피츠 전압 제어 발진기
US6661301B2 (en) Oscillator circuit
GB2437658A (en) Circuit arrangement for generating a complex signal and the use of this circuit arrangement in a high-frequency transmitter or reciever
US7098751B1 (en) Tunable capacitance circuit for voltage control oscillator
FI100752B (fi) Multivibraattoripiiri
KR920009457B1 (ko) 발진기
JP2000059143A (ja) 発振器回路
CN120785295A (zh) 一种基于soi工艺的低功耗压控振荡器
JP4545737B2 (ja) 発振器回路
US5825256A (en) Emitter coupled multivibrator circuit
FI100754B (fi) Oskillaattoripiiri
US7242236B2 (en) Mixer circuit with phase-shifted radio frequency signal
US20030228849A1 (en) Dual frequency voltage controlled oscillator circuit
JPH1022733A (ja) 水晶制御発振器において水晶を切り換える方法および装置
US6791426B2 (en) Balanced oscillator and electronic apparatus including the same
US4560955A (en) Monolithic integrated transistor HF crystal oscillator circuit
US6836190B2 (en) Oscillator device and electronic apparatus using the same
US4633195A (en) Balanced oscillator with constant emitter voltage level
JP2004526356A (ja) Lc制御可能な発振器、直交発振器、および通信装置
JP2005501457A (ja) 高速電圧制御発振器
FI100755B (fi) Oskillaattoripiiri
US5584069A (en) HF mixing stage in the form of a common-base circuit
US6208212B1 (en) Delay cell with controlled output amplitude
KR20090102995A (ko) 씨모스 제조공정으로 구현되는 병합형 바이폴라트랜지스터와 이를 사용하는 전자회로

Legal Events

Date Code Title Description
GB Transfer or assigment of application

Owner name: TCHAMOV, NIKOLAY

MA Patent expired