RU2547215C1

RU2547215C1 - Flip-flop

Info

Publication number: RU2547215C1
Application number: RU2014112080/08A
Authority: RU
Inventors: Степан Степанович Волков; Николай Леонидович Пузевич; Александр Дмитриевич Герасимов; Наталья Михайловна Шилеева; Владимир Владимирович Дмитриев
Original assignee: Российская Федерация, в лице которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: device comprises two transistors, two collector resistors, two interstage capacitors, each being connected to collector of one transistor and base of another transistor. Flip-flop incorporates two extra transistors, two extra collector resistors and two feed resistors with extra transistors. Extra transistors are connected by their emitters to bases of appropriate main transistors. Besides, said extra transistors are connected by their bases and collectors via base feed resistors and collector resistors with power supply.

EFFECT: pulse relative duration, pulse-repetition rate or pulse duration controlled by external signals.

1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнической и автомобильной промышленностям, в частности к импульсным устройствам, и может быть использовано для регулирования величины напряжения постоянного тока без потерь энергии в электрооборудовании автомобильной техники.The invention relates to the radio engineering and automotive industries, in particular to pulse devices, and can be used to control the magnitude of the DC voltage without energy loss in the electrical equipment of automotive vehicles.

Для регулирования величины напряжения постоянного тока используются устройства широтно-импульсной модуляции (ШИМ) постоянного тока со сглаживающими фильтрами. Средняя величина напряжения после широтно-импульсной модуляции зависит от скважности импульсов модулирующего устройства.To regulate the magnitude of the DC voltage, pulse-width modulation (PWM) DC devices with smoothing filters are used. The average voltage after pulse width modulation depends on the duty cycle of the pulses of the modulating device.

Известны импульсные устройства для генерации импульсов с регулируемой скважностью, содержащие мультивибратор, генератор пилообразного напряжения, триггер и другие импульсные устройства [Айзенцон А.Е., Гармаш Ю.В., Михневич Л.Е., Герасев О.В. Регулятор напряжения с импульсным стабилизатором. // Автомобильная промышленность. 2005. - №8. - С. 21-22]. Недостатком таких устройств является содержание большого числа элементов и узлов.Known pulse devices for generating pulses with adjustable duty cycle, containing a multivibrator, a sawtooth voltage generator, a trigger and other pulse devices [Aizentson A.E., Garmash Yu.V., Mikhnevich L.E., Gerasev OV Voltage regulator with switching stabilizer. // Automotive industry. 2005. - No. 8. - S. 21-22]. The disadvantage of such devices is the content of a large number of elements and nodes.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является мультивибратор, содержащий два транзистора, два коллекторных резистора, два переходных конденсатора, каждый из которых соединен с коллектором одного и с базой другого транзистора. [Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника. - М.: Высшая школа, 1987. 420 с.; Тимахов О.Н., Любченко В.К. Селекторы импульсов. - М.: Высшая школа, 1966. 270 с.].Closest to the proposed invention is a multivibrator containing two transistors, two collector resistors, two transition capacitors, each of which is connected to the collector of one and to the base of the other transistor. [Morozov A.G. Electrical engineering, electronics and pulse technology. - M .: Higher school, 1987.420 s .; Timakhov O.N., Lyubchenko V.K. Pulse selectors. - M.: Higher School, 1966. 270 p.].

Недостатком известного устройства является то, что при изменении скважности регулированием величины одного сопротивления или емкости одновременно изменяется частота следования импульсов, и наоборот, при изменении частоты следования импульсов изменяется скважность. Вследствие этого регулирование осуществляется с изменением длительности периода следования импульсов, что вызывает изменение пульсаций при сглаживании, либо в малых пределах, либо нелинейно. Регулирование параметров осуществляется вручную, что ограничивает функциональные возможности устройства.A disadvantage of the known device is that when the duty cycle is changed by adjusting the value of one resistance or capacitance, the pulse repetition rate simultaneously changes, and vice versa, when the pulse repetition rate changes, the duty cycle changes. As a result of this, regulation is carried out with a change in the duration of the pulse repetition period, which causes a change in pulsations during smoothing, either within small limits or nonlinearly. Parameters are adjusted manually, which limits the functionality of the device.

Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей мультивибратора.The technical result is aimed at expanding the functionality of the multivibrator.

Технический результат достигается тем, что мультивибратор, содержащий два транзистора, два коллекторных резистора, два базовых резистора, соединенных с транзисторами и с источником питания, два переходных конденсатора, каждый из которых соединен с коллектором одного и с базой другого транзистора, при этом дополнительно снабжен двумя резисторами и двумя транзисторами, эмиттеры которых соединены с базами имеющихся транзисторов, коллекторы соединены с базовыми резисторами, а базы дополнительных транзисторов соединены через дополнительные резисторы с источником питания.The technical result is achieved in that the multivibrator containing two transistors, two collector resistors, two base resistors connected to transistors and a power source, two transition capacitors, each of which is connected to the collector of one and to the base of the other transistor, while additionally equipped with two resistors and two transistors, the emitters of which are connected to the bases of existing transistors, the collectors are connected to the base resistors, and the bases of the additional transistors are connected through an additional s resistors with a power supply.

На чертеже представлена принципиальная схема мультивибратора.The drawing shows a schematic diagram of a multivibrator.

Мультивибратор содержит два основных транзистора (VT1 и VT4), два коллекторных резистора R1 и R6 основных транзисторов, два переходных конденсатора C2, C3, каждый из которых соединен с коллектором одного основного и с базой другого основного транзистора, два базовых резистора R3, R4, включенных в цепи баз основных транзисторов VT1 и VT4 последовательно через дополнительные транзисторы VT2 и VT3, два дополнительных резистора R2, R5, соединяющих цепи баз дополнительных транзисторов с источником питания, и два выходных переходных конденсатора C1 и C4.The multivibrator contains two main transistors (VT1 and VT4), two collector resistors R1 and R6 of the main transistors, two transition capacitors C2, C3, each of which is connected to the collector of one main and to the base of the other main transistor, two basic resistors R3, R4, included in the base circuit of the main transistors VT1 and VT4 sequentially through additional transistors VT2 and VT3, two additional resistors R2, R5 connecting the base circuit of the additional transistors with a power source, and two output transition capacitors C1 and C4.

Устройство работает следующим образом. Транзисторные каскады VT1 и VT4 с коллекторными резисторами R1, R6 и с базовыми резисторами R3, R4 и транзисторами VT2 и VT3 охвачены положительной обратной связью с помощью конденсаторов C2, C3 и соединены по известной схеме мультивибратора. Дополнительные транзисторы VT2 и VT3 представляют собой сопротивления в цепях баз транзисторов мультивибратора, величины которых зависят от положения рабочей точки, задаваемой дополнительными резисторами R2, R5, и от величины электрического сигнала на входах транзисторов VT2 и VT3. Изменяя электрические сигналы на входах транзисторов, можно управлять величиной полного сопротивления целей баз основных транзисторов, а соответственно, характеристиками выходного сигнала - скважностью и частотой следования импульсов. Длительность импульсов и скважность определяются постоянной времени заряда разряда конденсаторов C1 и C2 через сопротивления R3 и R4 с последовательно соединенными транзисторами, сопротивление которых R_VT3, R_VT4 изменяется от долей Ом до бесконечности. Так как величины сопротивлений R3 и R4 можно выбрать небольшими, то изменение параметров импульсов можно изменять в широких пределах изменением общего сопротивления базы основного транзистора.The device operates as follows. Transistor cascades VT1 and VT4 with collector resistors R1, R6 and with base resistors R3, R4 and transistors VT2 and VT3 are covered by positive feedback using capacitors C2, C3 and connected according to the well-known multivibrator circuit. Additional transistors VT2 and VT3 are the resistances in the base circuits of multivibrator transistors, the values of which depend on the position of the operating point specified by the additional resistors R2, R5, and on the magnitude of the electrical signal at the inputs of transistors VT2 and VT3. By changing the electrical signals at the inputs of the transistors, it is possible to control the value of the impedance of the targets of the bases of the main transistors, and accordingly, the characteristics of the output signal - the duty cycle and pulse rate. The pulse duration and duty cycle are determined by the discharge time constant of the capacitors C1 and C2 through the resistors R3 and R4 with transistors connected in series, the resistance of which R _VT3 , R _VT4 varies from fractions of Ohms to infinity. Since the values of the resistances R3 and R4 can be chosen small, the change in the parameters of the pulses can be changed over a wide range by changing the total resistance of the base of the main transistor.

При полностью открытом транзисторе VT3 общее сопротивление базы VT1 составитWith a fully open transistor VT3, the total resistance of the base VT1 will be

.

При закрытом транзисторе сопротивление базы VT1 составитWith the transistor closed, the base resistance of VT1 will be

R_БобщVT1=∞,R _{Generally VT1} = ∞,

так как R_КЭVT2=∞.since R _KEVT2 = ∞.

Аналогичным образом общее сопротивление R_БобщVT4 базы транзистора VT4 можно изменять в пределахIn a similar way, the total resistance R of the _CommonVT4 base of the transistor VT4 can be varied within

.

Следовательно, длительность положительных импульсов на коллекторе закрытого транзистора VT1 определяется перезарядом конденсатора С3 и регулируется в пределахTherefore, the duration of the positive pulses on the collector of the closed transistor VT1 is determined by the overcharge of the capacitor C3 and is regulated within

.

Изменение эффективного сопротивления баз транзисторов VT1 и VT4 осуществляется отпиранием транзисторов VT2 и VT3 подачей постоянного положительного напряжения (или тока) на входы «Вх1» и «Вх2».The effective resistance of the bases of transistors VT1 and VT4 is changed by unlocking transistors VT2 and VT3 by applying a constant positive voltage (or current) to the inputs “Bx1” and “Bx2”.

Длительность импульсов на коллекторе закрытого транзистора определяется перезарядом конденсатора С2 и регулируется в пределахThe pulse duration at the collector of a closed transistor is determined by the overcharge of the capacitor C2 and is regulated within

.

Так как R_БЭ гораздо меньше сопротивления резистора в цепи базы, сопротивление R_КЭ при полностью открытом транзисторе (в режиме насыщения) гораздо меньше сопротивления коллекторного резистора и при закрытом дополнительном транзисторе в цепи базы общее сопротивление базы бесконечно большое, то пределы изменения длительностей импульсов на коллекторе VT1 и VT3 равныSince R _{BE is} much less than the resistance of the resistor in the base circuit, the resistance of R _CE when the transistor is fully open (in saturation mode) is much less than the resistance of the collector resistor and when the additional transistor in the base circuit is closed, the total resistance of the base is infinitely large, then the limits for changing the pulse durations on the collector VT1 and VT3 are equal

τ_uVT1=R3·C3÷∞,τ _uVT1 = R3 · C3 ÷ ∞,

τ_uVT4=R4·C2÷∞.τ _uVT4 = R4 · C2 ÷ ∞.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый мультивибратор обладает более широкими функциональными возможностями и позволяет автоматизировать регулирование параметров выходного импульсного сигнала без привлечения дополнительных устройств.Comparative analysis with the prototype showed that the proposed multivibrator has wider functionality and allows you to automate the regulation of the parameters of the output pulse signal without involving additional devices.

Такая регулировка позволяет изменять частоту, длительность и скважность импульсов на коллекторах транзисторов VT1 и VT4.This adjustment allows you to change the frequency, duration and duty cycle of the pulses on the collectors of transistors VT1 and VT4.

Технико-экономическое обоснование на предлагаемое изобретение «Мультивибратор»Feasibility study for the proposed invention "Multivibrator"

Предлагаемое изобретение позволяет регулировать электрические параметры плавно или дискретно бесконтактным способом, а также модулировать сигнал по частоте, амплитуде и скважности внешними сигналами, подаваемыми на базы дополнительных транзисторов.The present invention allows you to adjust the electrical parameters smoothly or discretely in a non-contact manner, as well as modulate the signal in frequency, amplitude and duty cycle by external signals supplied to the base of additional transistors.

В сравнении с прототипом это является расширением функциональных возможностей мультивибратора по выходным электрическим характеристикам, что дает качественное расширение технических возможностей средств, в которых используется рассматриваемые устройства. Так, например, сканирующие по частоте с управляемой программой системы радиосвязи являются недоступными для несанкционированного доступа. Экономический эффект от несанкционированных доступов может изменяться в широких пределах.In comparison with the prototype, this is an extension of the multivibrator functionality in terms of output electrical characteristics, which gives a qualitative extension of the technical capabilities of the means in which the devices in question are used. For example, radio frequency scanning systems with a program-controlled frequency are inaccessible for unauthorized access. The economic effect of unauthorized access can vary widely.

С помощью прототипа такие операции осуществить возможно только оснащением его дополнительными устройствами в виде двух усилителей и модуляторов.Using the prototype, such operations can only be carried out by equipping it with additional devices in the form of two amplifiers and modulators.

Стоимость дополнительных устройств для прототипа больше стоимости расходов на предлагаемое изобретение в 2-3 раза. При себестоимости условного транзисторного каскада в интегральном устройстве 0.001 коп., при количестве мультивибраторов в интегральной схеме 1000 ед. и при годовом выпуске интегральной схемы 1 млн. ед. условный годовой эффект составит 10 тыс. руб.The cost of additional devices for the prototype is more than the cost of the costs of the invention in 2-3 times. When the cost of the conditional transistor cascade in the integrated device is 0.001 kopecks, with the number of multivibrators in the integrated circuit 1000 units. and with an annual release of an integrated circuit of 1 million units. the conditional annual effect will be 10 thousand rubles.

Claims

A multivibrator containing two transistors, two collector resistors, two transition capacitors, each of which is connected to the collector of one and to the base of the other transistor, characterized in that it is additionally equipped with two transistors, two collector resistors and two power resistors of the base of additional transistors, with additional transistors are connected by emitters to the bases of the main transistors, and the bases and collectors, respectively, through the base power resistors and collector resistors with a power source and I.