SU1200380A1

SU1200380A1 - One-shot multivibrator

Info

Publication number: SU1200380A1
Application number: SU833597548A
Authority: SU
Inventors: Oleg I Khlystov
Original assignee: Khlystov Oleg
Priority date: 1983-03-28
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1985-12-23

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в телемеханике, автоматике.The invention relates to a pulse technique and can be used in remote control, automation.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет работы в бистабильном режиме.... На чертеже лредставлена'схема пред латаемого мультивибратора.The aim of the invention is to expand the functionality due to the operation in a bistable mode .... In the drawing, the circuit of the proposed multivibrator is shown.

Мультивибратор содержит операционный усилитель 1, инвертирующий вход которого подключен к общей шине через первый резистор 2, первый 3 и второй 4 фотодиоды, включенные встречно-последовательно между инвертирующим входом операционного усилителя и первым входом мультивибратора, последовательно включенные второй резистор 5 и конденсатор 6, включенные между выходом и неинвертирующим входом усилителя 1, третий резистор 7, первый 8 и второй 9 светодиоды, четвертый 10 и пятый 11 резисторы, первый 12 и второй 13 МДП-транзисторы, через которые неинвертирующий вход усилителя 1 подключен к второму и третьему входу мультивибратора.The multivibrator contains an operational amplifier 1, the inverting input of which is connected to the common bus through the first resistor 2, the first 3 and second 4 photodiodes connected counter-series between the inverting input of the operational amplifier and the first input of the multivibrator, connected in series the second resistor 5 and the capacitor 6 connected between output and non-inverting input of amplifier 1, third resistor 7, first 8 and second 9 LEDs, fourth 10 and fifth 11 resistors, first 12 and second 13 MOS transistors, through which non-inverter The opposite input of amplifier 1 is connected to the second and third inputs of the multivibrator.

Мультивибратор работает следующим образом.Multivibrator works as follows.

Ждущий режим.Waiting mode.

Пусть в исходном состоянии на второй и третий входы мультивибратора подается напряжение одной полярности, например положительной. На выходе операционного усилителя 1 присутствует напряжение положительной полярности, поступающее через резистор 7 на светодиоды 8 и 9, а также на затворы МДП-транзисторов 12 и 13. Второй светодиод 9 находится в запертом состоянии, первый светодиод 8 - в открытом, перв'ый МДП-транзистор 12 с каналом η-типа открыт, второй ' МДП-транзистор 13 с каналом р-типа заперт. Напряжение с второго входа устройства через резистор 10 и транзистор 12 поступает на неинвертирующий вход усилителя 1 и удерживает его в состоянии положительного ограничения.Первый фотодиод 3 открыт оптическим излучением первого светодиода 8, а конденсатор 6 заряжен до напряжения, равного разности выходного и входного напряжений.Let in the initial state the voltage of one polarity, for example, positive, is applied to the second and third inputs of the multivibrator. At the output of the operational amplifier 1 there is a voltage of positive polarity, coming through the resistor 7 to the LEDs 8 and 9, as well as to the gates of MOS transistors 12 and 13. The second LED 9 is in the locked state, the first LED 8 is in the open, first MIS transistor 12 with the η-type channel is open, the second 'MOSFET 13 with the p-type channel is locked. The voltage from the second input of the device through the resistor 10 and the transistor 12 enters the non-inverting input of amplifier 1 and keeps it in a positive limiting state. The first photodiode 3 is opened by optical radiation of the first LED 8, and the capacitor 6 is charged to a voltage equal to the difference between the output and input voltages.

Предположим, что на первый вход мультивибратора подается импульс напряжения положительной полярности, .Suppose that the first input of the multivibrator is supplied with a voltage pulse of positive polarity,.

имеющий амплитуду, превышающую напряжение на втором входе. Этот импульс через фотодиоды 4 и 3 поступает на инвертирующий вход операцион5 ного усилителя 1. Последний срабатывает как компаратор и на его выходе устанавливается напряжение отрицательной полярности. Светодиод 8 запирается и вызывает запираниеhaving an amplitude greater than the voltage at the second input. This pulse through the photodiodes 4 and 3 is fed to the inverting input of the operational amplifier 1. The latter operates as a comparator and the voltage of negative polarity is set at its output. LED 8 locks and causes locking

10 фотодиода 3, светодиод 9 открывается и открывает фотодиод 4. Транзистор 12 запирается, транзистор 13 открывается и напряжение с третьего входа мультивибратора поступает10 photodiode 3, the LED 9 opens and opens the photodiode 4. The transistor 12 is locked, the transistor 13 opens and the voltage from the third input of the multivibrator comes

15 на неинвертирующий вход усилителя 1. Одновременно начинается перезаряд конденсатора 6, что приводит к возникновению положительной обратной связи, которая удерживает15 to the non-inverting input of the amplifier 1. Simultaneously, the recharging of the capacitor 6 begins, which leads to the appearance of positive feedback, which holds

20 усилитель 1 в квазиустойчивом состоя· нии отрицательного ограничения. При этом инвертирующий вход усилителя 1 оказывается заземленным через первый резистор 2. Когда напряжение20 amplifier 1 in a quasistable state of negative limitation. In this case, the inverting input of the amplifier 1 is grounded through the first resistor 2. When the voltage

25 положительной обратной связи становится меньше напряжения на третьем входе мультивибратора, потенциал не-> инвертирующего входа усилителя 1 становится положительным относитель30 но его инвертирующего входа,равного нулю. Операционный усилитель переключается в состояние положительного ограничения, светодиод 9 запирается и вызывает запирание фотодиода 4, · светодиод 8 отпирается и вызывает отпирание фотодиода 3, транзистор 12 . отпирается, а транзистор 13 закрывается. После окончания перезаряда конденсатора 6 мультивибратора воз-, вращается в исходное состояние.25 positive feedback becomes less than the voltage at the third input of the multivibrator, the potential of the non-> inverting input of amplifier 1 becomes positive relative to its inverting input, equal to zero. The operational amplifier switches to the positive limiting state, the LED 9 is locked and causes the locking of the photodiode 4, · the LED 8 is unlocked and causes the unlocking of the photodiode 3, the transistor 12. unlocked, and the transistor 13 is closed. After the recharging of the capacitor 6 of the multivibrator is completed, it returns to its initial state.

На выходе мультивибратора формируется импульс напряжения отрицательной полярности, причем величина напряжения на втором входе определи—At the output of the multivibrator, a voltage pulse of negative polarity is formed, and the voltage at the second input is determined by

4$ _ет требуемую амплитуду запускающих импульсов, а величина напряжения на третьем входе ” длительность генерируемых импульсов.4 $ _{em the} required amplitude of the triggering pulses, and the voltage at the third input "duration of the generated pulses.

Если в процессе формированияIf in the process of formation

50 выходного импульса на первый вход мультивибратора подается импульс отрицательной полярности, то он поступает через открытый фотодиод 4 и смещенный в прямом направлений50 of the output pulse to the first input of the multivibrator is fed a pulse of negative polarity, then it comes through the open photodiode 4 and shifted in the forward direction

55 фотодиод 3 на инвертирующий вход55 photodiode 3 to the inverting input

усилителя 1. Если амплитуда этогоamplifier 1. If the amplitude of this

импульса превышает напряжение наpulse exceeds the voltage on

неинвертирующем входе усилителя I,non-inverting input of amplifier I,

33

то он переключается в состояниеthen it switches to the state

положительного ограничения, т.е.positive limit i.e.

импульс отрицательной полярностиnegative polarity pulse

вызывает сброс мультивибратора вcauses the multivibrator to reset to

исходное состояние.the initial state.

Принцип работы мультивибратора при подаче на его второй и третий входы напряжения отрицательной полярности аналогичен. Отличие заключается в том, что запуск осуществляется импульсами отрицательной полярности, а сброс - положительной, причем на выходе вырабатываются импульсы положительной полярности .The principle of operation of the multivibrator when applying to its second and third inputs voltage of negative polarity is similar. The difference lies in the fact that the launch is carried out by pulses of negative polarity, and the reset is positive, and the output produces pulses of positive polarity.

Это позволяет, осуществлять запуск мультивибратора выходными сигналами цифровых интегральных схем различных типов. Например, при его совместной работе с ЦИС ТТЛ-типа уровень сигнала на втором входе разрешает (логический "О" ) или запрещает (логическая ”1") запуск мультивибратора логической ”1" по его первому входу, а уровень сигнала на третьем входе дискретно изменяет длительность генерируемых импульсов. При работе с ЦИС, выходные сигналы которых имеют отрицательную полярность, например ЭСЛтипа, уровень сигнала на третьем входе определяет амплитуду запускаемых импульсов, а уровень сигнала на втором входе - длительность генерируемых импульсов.This allows the multivibrator to be launched by the output signals of digital integrated circuits of various types. For example, when it is combined with the TsIS TTL-type, the signal level at the second input allows (logical "O") or prohibits (logical "1") triggering the logical multi-vibrator "1" through its first input, and the signal level at the third input discretely changes the duration of the generated pulses. When working with CISS, the output signals of which have negative polarity, such as ESLType, the signal level at the third input determines the amplitude of triggered pulses, and the signal level at the second input - the duration of the generated pulses.

Автоколебательный режим.Self-oscillating mode.

Пусть на второй и третий входы мультивибратора,подается напряжение положительной полярности, на выходе присутствует напряжение положительной полярности, светодиод 8 находится в открытом состоянии, фотодиод 3 открыт, транзистор 12 открыт, транзистор 13 закрыт.Let the second and third inputs of the multivibrator, the voltage of positive polarity, the output voltage is positive polarity, the LED 8 is in the open state, the photodiode 3 is open, the transistor 12 is open, the transistor 13 is closed.

Предположим, что на первый вход мультивибратора подается напряжение положительной полярности, превышающее напряжение на втором входе. Это напряжение через фотодиоды 4 и 3 поступает на инвертирующий вход усили теля I. Его потенциал становится больше потенциала иеинвертирующего входа и операционный усилитель переключается в состояние отрицательного ограничения. Светодиод 8 запирается и запирает фотодиод 3, транзистор 13 открывается, транзистор 12 запирается, начинается перезаряд конденса1200380 *Suppose that the first input of the multivibrator is supplied with a voltage of positive polarity greater than the voltage at the second input. This voltage through the photodiodes 4 and 3 is fed to the inverting input of the amplifier I. Its potential becomes greater than the potential of the inverting input and the operational amplifier switches to the state of negative limitation. The LED 8 locks and locks the photodiode 3, the transistor 13 opens, the transistor 12 locks, and the recharge starts.

тора 6. После запирания фотодиода 3 инвертирующий вход усилителя 1 оказывается заземленным через резистор 2 и его потенциал становится равным \torus 6. After locking the photodiode 3, the inverting input of amplifier 1 is grounded through resistor 2 and its potential becomes equal to \

5 нулю. В процессе перезаряда конденсатора 6 через резистор 11 и транзистор 13 возникает положительная обратная связь, удерживающая! усилитель 1 в состоянии отрицательно<0 го ограничения. Перезаряд конденсатора 6 продолжается до тех пор, пока спадающее по экспоненциальному закону напряжение положительной обратной связи не уменьшится настолько,5 zero. In the process of recharging the capacitor 6 through the resistor 11 and the transistor 13, a positive feedback occurs, which holds! amplifier 1 is in a state of negative <0 th limitation. The recharging of the capacitor 6 continues until the positive feedback voltage decreasing exponentially is reduced as much as

,5 что потенциал неинвертирующего входа усилителя 1 станет положительным. В этот момент усилитель переключается в состояние положительного ограничения, светодиод 9 запирается, свето- ., 5 that the potential of the non-inverting input of amplifier 1 becomes positive. At this moment, the amplifier switches to the positive limit state, the LED 9 is locked, the light is on.

20 диод 8 отпирается и отпирает фотодиод 3, транзистор 12 'открывается, а транзистор 13 запирается. Конденсатор 6 начинает перезаряжаться через резистор 10 и открытый транзистор20, the diode 8 is unlocked and unlocks the photodiode 3, the transistor 12 'opens, and the transistor 13 is locked. Capacitor 6 starts to recharge through resistor 10 and open transistor

25 12, возникает положительная обратная связь, удерживающая усилитель 1 в состоянии положительного ограничения. Напряжение с первого входа мультивибратора через смещенный в прямом на₃₀ правлении фотодиод 4 и открытый оптическим излучением светодиода 8 фотодиод 3 поступает на инвертирующий вход усилителя 1, где сравнивается со спадающим по экспоненциальному закону напряжением неинвертирующего входа. Когда потенциал неинвертирующего входа операционного усилителя 1 становится меньше напряжения на его инвертирующем входе, усилитель переключается в состояние отрицательного ограничения, начинается формирование следующего выходного импульса.25 12, a positive feedback occurs, keeping amplifier 1 in a state of positive limitation. The voltage from the first input of the multivibrator through the photodiode 4 biased in the forward ₃₀ direction and the optical diode 8 opened by optical radiation of the photodiode 3 is fed to the inverting input of the amplifier 1, which is compared with the exponential voltage of the noninverting input. When the potential of the non-inverting input of the operational amplifier 1 becomes less than the voltage at its inverting input, the amplifier switches to the negative limiting state, the formation of the next output pulse begins.

Формирование выходных импульсов продолжается до тех пор, пока на первом входе мультивибратора действует напряжение, превышающее величину напряжения на его втором входе. Поскольку в положительный полупериод выходного напряжения скорость пере50 заряда конденсатора 6 зависит от величины напряжения на втором входе устройства, а в отрицательный - на его третьем входе, то длительность положительной и отрицательной полу55 волн может регулироваться независимо, что в частности позволяет получать последовательности импульсов с большой скважностью.The formation of output pulses continues until the voltage at the first input of the multivibrator exceeds the value of the voltage at its second input. Since in the positive half-period of the output voltage the speed of the re-charge of the charge capacitor 6 depends on the voltage at the second input of the device, and in the negative, at its third input, the duration of the positive and negative half-55 waves can be adjusted independently, which in particular allows to obtain a sequence of pulses .

1200380 *1200380 *

Принцип работы мультивибратора при подаче на его входы напряжения отрицательной полярности аналогичен.' Отличие заключается в том, что форми» рование импульсов начинается с положительной полуволны, длительность, которой определяется величиной напряжения на втором входе· мультивибратора. Длительность отрицательной полуволны выходного напряжения в этом случае зависит от величины напряжения на первом и третьем входах мультивибратора.The principle of operation of the multivibrator when applying to its inputs voltage of negative polarity is similar. ' The difference lies in the fact that the formation of pulses begins with a positive half wave, the duration of which is determined by the voltage at the second input of the multivibrator. The duration of the negative half-wave output voltage in this case depends on the magnitude of the voltage on the first and third inputs of the multivibrator.

Бистабильный режим.Bistable mode.

Пусть на второй вход мультивибратора подается напряжение положительной полярности, на третий вход отрицательной, на выходе операционного усилителя 1 присутствует напряжение положительной полярности, транзистор 12 открыт, транзистор 13 заперт, светодиод 8 открыт, светодиод 9 заперт, фотодиод 3 открыт оптическим излучением светодиода 8.Let a positive polarity be supplied to the second input of the multivibrator, a negative input to the third input, a positive polarity at the output of the operational amplifier 1, the transistor 12 is open, the transistor 13 is locked, the LED 8 is open, the LED 9 is locked, the photodiode 3 is opened by the optical radiation of the LED 8.

Это состояние мультивибратора являет* ся устойчивым.This state of the multivibrator is * stable.

Предположим, что на первый вход устройства подается последовательность импульсов чередующейся полярности. Так как фотодиод 4 заперт, то импульс отрицательной полярности на инвертирующий вход усилителя 1 не проходит. Следующий за ним импульс положительной полярности через фотодиод 4 и открытый фотодиод 3 поступает на инвертирующий вход усилителя 1. Если амплитуда импульса превышает величину напряжения на втором входе мультивибратора, то операционный усилитель 1 переключается в состояние отрицательного ограничения . Светодиод 8 запирается и запирает фотодиод 3, светодиод 9 открывается и открывает фотодиод 4, транзистор 12 запирается, транзисторSuppose that a sequence of pulses of alternating polarity is fed to the first input of the device. Since the photodiode 4 is locked, the pulse of negative polarity on the inverting input of the amplifier 1 does not pass. The next pulse of positive polarity is through the photodiode 4 and the open photodiode 3 to the inverting input of the amplifier 1. If the pulse amplitude exceeds the voltage value at the second input of the multivibrator, the operational amplifier 1 switches to the negative limiting state. LED 8 is locked and locked photodiode 3, LED 9 opens and opens photodiode 4, transistor 12 is locked, transistor

13 открывается. На неинвертирующий вход усилителя 1 поступает напряжение отрицательной полярности с третьего входа мультивибратора, которое удерживает его в состоянии отрицательного ограничения. Это второе устойчивое состояние мультивибратора сохраняется до поступления на его первый вход импульса отрицательной полярности. Этот импульс через открытый фотодиод 4 и смещенный в прямом направлении фотодиод 3 поступает на инвертирующий вход усилителя13 opens. The non-inverting input of the amplifier 1 receives a negative voltage from the third input of the multivibrator, which keeps it in a state of negative limitation. This second stable state of the multivibrator is preserved until a pulse of negative polarity arrives at its first input. This pulse through the open photodiode 4 and the photodiode 3 displaced in the forward direction goes to the inverting input of the amplifier.

1, где сравнивается с потенциалом его неинвертирующего входа. Если перезаряд конденсатора уже закончился, то потенциал неинвертирующего входа1, where it is compared with the potential of its non-inverting input. If the capacitor charge has already ended, then the potential of the non-inverting input

₅ усилителя 1 равен напряжению на третьем входе мультивибратора. В противном случае его потенциал превышает напряжение на третьем входе на величину напряжения положительной обрат10 ной связи, которое спадает по экспоненциальному закону. Если амплитуда входного импульса отрицательной полярности превышает напряжение на неинвертирующем входе усилителя 1, ₅ amplifier 1 is equal to the voltage at the third input of the multivibrator. Otherwise, its potential exceeds the voltage at the third input by the magnitude of the positive feedback voltage, which decreases exponentially. If the amplitude of the input pulse of negative polarity exceeds the voltage at the non-inverting input of amplifier 1,

,5 то последний переключается в состояние положительного ограничения., 5 then the latter switches to the positive limit state.

Это состояние сохраняется до момента поступления следующего импульса положительной полярности. ДалееThis state persists until the next pulse of positive polarity arrives. Further

20 каждый входной импульс переводит мультивибратор из одного устойчивого состояния в другое и частота следования выходных импульсов оказывается в два раза ниже частоты следо25 вания входных импульсов.20 each input pulse transfers the multivibrator from one steady state to another, and the repetition frequency of the output pulses turns out to be two times lower than the tracking frequency of the input pulses.

В рассмотренном случае предлагаемый мультивибратор выполняет функцию счетного триггера, причем за счетIn the considered case, the proposed multivibrator performs the function of a counting trigger, moreover, due to

30 амплитудной селекции входных сигна-» лов он имеет повышенную помехоустойчивость.30 amplitude selection of input signals - it has a high noise immunity.

При использовании в предлагаемом мультивибраторе оптопар с открытымWhen using the proposed optocoupler with open

⁵ оптическим каналом он работает следующим образом. ⁵ optical channel, it works as follows.

В ждущем режиме импульс оптического излучения открывает запертый фотодиод и напряжение входного сигнала поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 1. Далее процессы в схеме мультивибратора развиваются аналогично рассмотренному случаю.In the standby mode, a pulse of optical radiation opens a locked photodiode and the input signal voltage is fed to the inverting input of the operational amplifier 1. Next, the processes in the multivibrator circuit are developed in the same way as in the considered case.

В автоколебательном режиме колебания срываются и мультивибратор устанавливается в одно из устойчивых состояний при перекрытии оптических каналов оптопар или при облучении фотодиодов от внешнего источника.In the self-oscillation mode, the oscillations break down and the multivibrator is set to one of the stable states when the optical channels of the optocouplers overlap or when the photodiodes are irradiated from an external source.

В первом случае не происходит отпирания фотодиода оптическим, излучением соответствующего светодиода и . входной сигнал не проходит на инвертирующий вход, усилителя 1.,. Поэтому на выходе мультивибратора устанавли’ вается напряжение, полярность кото7 12(In the first case, the photodiode is not unlocked by optical radiation of the corresponding LED and. the input signal does not pass to the inverting input, the amplifier 1.,. Therefore, a voltage is set at the output of the multivibrator, the polarity of which is 7 12 (

рого соответствует полярности напряжения на его втором и третьем входах.Pogo corresponds to the polarity of the voltage at its second and third inputs.

Во втором случае входной сигнал по- стоянно присутствует на инвертирующем входе усилителя 1 и если его напряжение превышает величину напря-, жения на втором и третьем входах мультивибратора, то на его выходе устанавливается напряжение, полярность которого противоположна полярности входных сигналов.In the second case, the input signal is constantly present at the inverting input of amplifier 1, and if its voltage exceeds the voltage value at the second and third inputs of the multivibrator, then its output is set to a voltage whose polarity is opposite to the polarity of the input signals.

В бистабильном режиме работы импульсы оптического излучения вызы-. вают переключение мультивибратора из одного устойчивого состояния в другое при их временном совпадении с электрическими импульсами, поступающими на первый вход устройства. Это можно представить как выполнение операции конъюнкции оптического и электрического сигналов, причем результат запоминается. С другой стороны, этоIn the bistable mode of operation, the pulses of optical radiation are calling. switching the multivibrator from one steady state to another when they temporarily coincide with the electrical pulses arriving at the first input of the device. This can be represented as performing an operation of conjunction of optical and electrical signals, and the result is memorized. On the other hand, it

; мОжйо рассматривать как синхронизацию работы мультивибратора Оптическими сигналами.; It can be considered as synchronization of the multivibrator operation by optical signals.

. 8. eight

Таким образом, предлагаемый мультивибратор позволяет работать Как вThus, the proposed multivibrator allows you to work.

ждущем и автоколебательном, так и вwaiting and self-oscillating, and in

бистабильном режимах, причем выборbistable modes, with the choice

5 режима работы осуществляется элект-> ронным способом. Мультивибратор позволяет сравнивать сигналы по амплитуде, производить внешний сброс генерируемых импульсов, осуществлять5 modes of operation is carried out in an electronic way. The multivibrator allows you to compare signals in amplitude, produce an external reset of the generated pulses,

10 преобразование напряжения в частоту следования импульсов, причем длительность положительной и отрицательной полуволн может регулироваться независимо. За счет амплитудной10 converts the voltage to the pulse repetition rate, and the duration of the positive and negative half-waves can be adjusted independently. Due to the amplitude

15 селекции входных сигналов мультивибратор имеет повышенную помехоустойчивость, а возможность электронного выбора полярности запускающих сигналов позволяет производить его за20 пуск выходными сигналами цифровых интегральных схем различных типов без каких-либо дополнительных согласующих устройств. . При этом имеется возможность дискретной регулировки15 selection of the input signals of the multivibrator has a high noise immunity, and the possibility of electronic selection of the polarity of the triggering signals allows it to start the output signals of digital integrated circuits of various types without any additional matching devices. . At the same time there is a possibility of discrete adjustment

25 длительности генерируемых импульсов выходными сигналами ЦИС.25 duration of the generated pulses by the output signals of the CIS.

Claims

MULTI-VIBRATOR containing an operational amplifier, the inverting input of which is connected to the common bus through the first resistor and through the cathode of the first and second photodiode connected in series! ”! - to the first input of the multivibrator, a non-inverting input through a series-connected second resistor and a capacitor connected to the output of the multivibrator and the output of the operational amplifier connected through the third resistor c. the anode of the first and the second cathode of counter-parallel connected

LEDs connected to the common bus terminals and optically connected to the first and second photodiodes, respectively, and the second input of the multivibrator connected to the first output of the fourth resistor are characterized in that, in order to extend the functionality due to operation in a bistable mode, the fifth the resistor, as well as the first MOSFET transistor with an n-type channel and the second MOSFET transistor with a p-type channel, while the second output of the fourth resistor is connected to the drain of the first MDPtransistor with the d-type channel, whose power supply is dinene with a non-inverting input of the operational amplifier and a source of the second MOS transistor with a channel of p ~ type, a gate with a gate of the second MOS transistor, with a ρ-type channel, an output of the operational amplifier, and a drain of the second MOS-transistor with a ρ-type channel through the fifth the resistor is connected to the third input of the multivibrator.

WITH

00

>

1 1200380