SU1415431A1

SU1415431A1 - Multivibrator

Info

Publication number: SU1415431A1
Application number: SU864144462A
Authority: SU
Inventors: Григорий Исакович Зайдман; Софья Ароновна Зайдман
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1988-08-07

Abstract

Изобретение может быть использовано дл генерировани электрических колебаний пр моугольной формы стабильной частоты и напр жеда1Я в температурном диапазоне. Мультивибратор содержит конденсатор 1, операционный усилитель 2 напр жени , резисторы 3-5,7, стабилитроны 6,8,11, выходную шину 10. Мультивибратор имеет повышенную термостабильность частоты генерировани и выходного напр жени . 2 ил.The invention can be used to generate electrical oscillations of a rectangular shape of a stable frequency and voltage in a temperature range. The multivibrator contains capacitor 1, operational voltage amplifier 2, resistors 3-5.7, zener diodes 6, 8, 11, output bus 10. The multivibrator has an increased thermal stability of the generation frequency and output voltage. 2 Il.

Description

г./city /

шsh

СПSP

4ib4ib

ооoo

N)N)

Изобретение относитс к радиотех- .нике, измерительной технике, может быть использовано дл генерировани электрических колебаний пр моугольной формы стабильной частоты и напр жени в температурном диапазоне и вл етс усовершенствованием известного устройства по авт.св.№ 1345318.The invention relates to radio engineering, measurement technology, can be used to generate electrical oscillations of a rectangular shape of a stable frequency and voltage in the temperature range and is an improvement of the known device according to aut. No. 1345318.

Цель изобретени - повышение термостабильности частоты генерировани и выходного напр жени .The purpose of the invention is to increase the thermal stability of the frequency of generation and output voltage.

Поставленна цель достигаетс за счет того, что в мультивибратор введены последовательно соединенные дополнительный стабилитрон и резистор, подсоединенн,1е параллельно встречно- параллельно включенным стабилитронам, причем анод дополнительного стабилитрона соединен с общей шиной.This goal is achieved due to the fact that an additional Zener diode and a resistor connected in series, 1e in parallel with oppositely connected Zener diodes are inserted in the multivibrator, and the anode of the additional Zener diode is connected to the common bus.

На фиг.1 приведена электрическа схема мультивибратора; на фиг.2 - эпюры напр жени на инвертирующем входе операционного усилител напр жени и на выходе мультивибратора. Figure 1 shows the electrical circuit of the multivibrator; Fig. 2 shows voltage plots on the inverting input of the op-amp voltage and on the output of the multivibrator.

Первый вывод конденсатора 1 подсоединен к общей шине, а его второй вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилител 2 напр жени и к первому выводу резистора 3. Неинвертирующий вход операционного усилител напр жени через резистор 4 подсоеди1ге}1 к общей шине и подключен к первому выводу резистора 5. Вторые выводы резисторов 3 и 5 подключены к аноду прецизионного температурно- cкoмпeнcиpoвaнн0 o стабилитрона 6, : первому выводу резистора 7, к катоду прецизионного температурно-скомпенThe first output of capacitor 1 is connected to the common bus, and its second output is connected to the inverting input of the operational amplifier 2 voltage and to the first output of the resistor 3. Non-inverting input of the operational voltage amplifier through the resistor 4 connected 1} to the common bus and connected to the first output of the resistor 5. The second terminals of the resistors 3 and 5 are connected to the anode of the precision temperature-compensated Zener diode 6, the first pin of the resistor 7, to the cathode of the precision temperature-dependent

00

5five

00

5five

должно быть больше напр жени стабилизации стабилитрона 8. Поэтому при включении стабилитрона 8 стабилитрон II остаетс выключенным. Стабилитрон 11 включаетс только как диод при включении стабилитрона 6.must be greater than the stabilization voltage of the zener diode 8. Therefore, when the zener diode 8 is turned on, the zener diode II remains off. Zener diode 11 is turned on only as a diode when Zener diode 6 is turned on.

Мультивибратор работает следующим образом.Multivibrator works as follows.

Элементы 1 и 3 образуют цепь отрицательной обратной св зи, а элементы 4 и 5 - цепь положительной обратной св зи мультивибратора. В первый момент времени, после включени источников напр жени питани Е1 - Е2, конденсатор 1 разр жен и в мультивибраторе преобладает положительна обратна св зь. Поэтому на выходной шине 10 мультивибратора в наличии положительный импульс напр жени длительностью tj (фиг. 2). Стабилитрон 8 включен, а стабилитроны 6 и I1 выключены . Зар д конденсатора I идет через дифференциальное сопротивление стабилитрона 8, резистор 3. В момент времени t ty напр жение на конденсатореElements 1 and 3 form a negative feedback circuit, and elements 4 and 5 form a positive feedback circuit of the multivibrator. At the first moment of time, after switching on the power supply sources E1 - E2, the capacitor 1 is discharged and positive feedback prevails in the multivibrator. Therefore, on the output bus 10 of the multivibrator there is a positive voltage pulse of duration tj (Fig. 2). Zener diode 8 is on, and zener diodes 6 and I1 are off. The charge of the capacitor I goes through the differential resistance of the Zener diode 8, the resistor 3. At the time t ty the voltage on the capacitor

00

-о-about

1 достигает порогового уровн неинвертирующего входа операционного усилител 2 напр жени . При t t и на выходной шине в наличии отрицательный импульс напр жени и идет перезар д конденсатора I через резистор 3, дифференциальное сопротивление стабилитрона 6, резистор 9, дифференциальное сопротивление стабилитрона 11 в диодном включении. В момент времени t напр жение на конденсаторе 1 достигает нулевого значени . При t t. конденсатор 1 на1 reaches the threshold level of the non-inverting input of opamp 2 voltage. At t t, and on the output bus, there is a negative voltage pulse and capacitor I overcharges through resistor 3, differential resistance of Zener diode 6, resistor 9, differential resistance of Zener diode 11 in the diode connection. At time t, the voltage across the capacitor 1 reaches zero. At t t. capacitor 1 on

сированного стабилитрона 8, к первому до чинает зар жатьс и при t t. напр выводу резистора 9 и к выходной шине 10. Второй вывод резистора 7 подсоединен к выходу операционного усилител напр жени 2. Катод прецизионного температурно-скомпенсированного дс стабилитрона 6 и анод прецизионного температурно-скомпенсированного стабилитрона 8 подключены к общей шине. Второй вывод резистора 9 подсоедине н к катоду стабилитрона 11, анод которого подключен к общей пшне.Zener Zener diode 8, to the first one gets charged at t t. For example, the output of resistor 9 and the output bus 10. The second output of resistor 7 is connected to the output of the operational voltage amplifier 2. The cathode of the precision temperature-compensated DS of the zener diode 6 and the anode of the precision temperature-compensated Zener diode 8 are connected to the common bus. The second pin of the resistor 9 is connected to the cathode of the Zener diode 11, the anode of which is connected to a common psna.

В качестве стабилитронов 6 и 8 следует использовать прецизионные темпера турно-скомпенсированные стабилитроны , например, стабилитроны типа . Д818Е, КС191Ф и др., а в качестве резисторов 3 - 5,7,9 - стабильные широкополосные резисторы типа С2-13. Напр жение стабилизации стабилитрона 1 I .As Zener diodes 6 and 8, one should use precision temperature-compensated zener diodes, for example, zener diodes of the type. D818E, KS191F, etc., and as resistors 3 - 5,7,9 - stable broadband resistors of type C2-13. Stabilization voltage of zener diode 1 i.

5050

жение на нем достигает порогового уровн и pop неинвертирующего входа операционного усилител 2 напр жени . Это приводит к изменению пол рности напр жени на выходной шине 10 мультивибратора и процессы зар да и перезар да конденсатора повтор ютс .It reaches the threshold level and pops up the non-inverting input of op-amp 2 voltage. This leads to a change in the polarity of the voltage on the output bus 10 of the multivibrator and the processes of charging and recharging the capacitor are repeated.

Заметим, что напр жени стабилизации прецизионных температурно-ском- пенсированных стабилитронов, например Д818Е, примерно в 5-7 раз меньше напр жени включени их пр мой ветви вольт-амперной характеристики. Именно это позвол ет прецизионные температур но- скомпенсированные стабилитроны включать встречно-параллельно в импульсном режиме работы.Note that the stabilization voltage of the precision temperature-compensated zener diodes, for example D818E, is about 5-7 times less than the switching voltage of their direct voltage-current branch. This is exactly what allows precision temperature compensated zener diodes to turn on in counter-parallel mode in a pulsed mode of operation.

Применение в качестве элемента 1 стабилитрона, используемого тольт:о вApplication as an element of 1 zener diode used volts: o in

с with

00

диодном включении (пр ма ветиь вольт-амперной характеристики), позвол ет обеспечить малую длительность переходных процессов, а следовательно , дает возможность достигнуть высо кого быстродействи по сравнению с плоскостным диодом.diode switching (direct voltage current-voltage characteristics), allows for a short duration of transient processes, and, therefore, makes it possible to achieve high speed compared to a planar diode.

Нормальное функционирование устройства (фиг.1) обеспечиваетс при линейной нагрузке, подключенной к вы ходной гаине 10.The normal operation of the device (Fig. 1) is ensured with a linear load connected to the output gaine 10.

Повышение термостабильности частоты генерировани и выходного напр жени мультивибратора объ сн етс следующим образом.The increase in thermal stability of the frequency of generation and output voltage of the multivibrator is explained as follows.

Период автокобеланий мультивибратора :Multivibrator autowire period:

Т tT t

О,ABOUT,

+ t+ t

U, U,

деde

АBUT

RC InRC In

и;,р and;, p

„ , -Е - и ПОР t, RC In , iь и Пор„, -E - and POR t, RC In, ib and Por

(1) (2) (12)

(3)(3)

R - величина сопротивлени врем задающего резистора 3; С - величина емкости врем задающего конденсатора 1; пор , и пор пороговые уровни напр жени соответственно неиьгеер тирующего и интернирующего входов операционного усилител 2 напр жени . Из (2) и (3) следует, что при изменени х и Pop , и пор измен ютс t и ty J а следовательно, и период автоколебаний Т. Уровни и пор , и пор определ ютс коэффициентом передачи делител напр жени на резисторах 4 и 5 и уровнем выходного напр жени мультивибратора.R is the resistance value of the time of the setting resistor 3; C - the value of the capacitance time setting capacitor 1; then, and then, the threshold voltage levels of the non-jerking and interning inputs of the operational amplifier 2 voltage, respectively. From (2) and (3), it follows that with changes in both Pop and pores, t and ty J change, and hence the self-oscillation period T. The levels of both pores and pores are determined by the transfer ratio of the voltage divider on the resistors 4 and 5 and the level of the output voltage of the multivibrator.

Если выходное напр жение мультивибратора стабильно и коэффициент передачи делител напр жени неизменен , то стабилен период автоколебаний , а следовательно, и частота генерации .If the output voltage of the multivibrator is stable and the voltage transfer coefficient of the voltage divider is unchanged, then the period of self-oscillations and, therefore, the frequency of generation is stable.

Принцип повышени термостабильности частоты генерировани основан на следующем.The principle of increasing the thermal stability of the frequency of generation is based on the following.

Температурно-скомпенсированный стабилитрон, например Д818Е, при токах стабилизации до 10 мА (до точки с нулевым ТКН) имеет отрицательное значение ТКН, а при токах стабилизации выше 10 мА (после точки с нулевым ТКН)- положительное значение ТКН.Temperature-compensated Zener diode, for example D818E, with stabilization currents up to 10 mA (to the point with zero TKN) has a negative TKN value, and with stabilization currents above 10 mA (after the point with zero TKN) - positive TKN value.

5five

Если через стабилитрон 6 задать- ток менее 10 мА, а через стабилит-. рон 8 пропустить ток более 10 мА, то напр жение стабилизации стабилитрона 6 имеет отрицательный ТКН, а напр жеIf through the Zener diode 6 to set the current is less than 10 mA, and through the stabilizer -. ron 8 skip the current more than 10 mA, then the stabilization voltage of the Zener diode 6 has a negative TCS, and for example

ние стабилизации стабилитрона 8 - по ложительный ТКН. При сложении дейст- вукчдих значений напр жений стабилитронов их отклонени компенсируютс . Полага неизменными напр жени источников питани мультивибратора и температуру окружающе й среды, действ тощее значение напр жени на выходной гаинеstabilization of the stabilitron 8 is a positive TKN. When adding the action values of the voltages of the Zener diodes, their deflections are compensated. The voltage of the power sources of the multivibrator and the ambient temperature are constant, the actual value of the voltage on the output voltage

10.ten.

в.- Ui -t- иг, Ic.- Ui-t- ug, I

rfiCAl , - действуюп1ие значени напр жений стабилизацииrfiCAl, - effective values of voltage stabilization

прецизионных температурно-скомпенсированных стабилитронов 6 и 8 соответственно , работающих в импульсном режиме.precision temperature-compensated zener diodes 6 and 8, respectively, operating in pulsed mode.

При измене1П1и температуры среды выходное напр жение мультивибратора определ етс следующим соотношением:When changing the temperature of the medium, the output voltage of the multivibrator is determined by the following relationship:

30thirty

иand

вы кyou to

Ui+ Uj - 4Ui + 4Ui, Ui + Uj - 4Ui + 4Ui,

где /lU, ли - приращени действующих значений напр жений стабилитронов 6 и 8 соответственно.where / lU, whether - the increments of the effective values of the voltages of the zener diodes 6 and 8, respectively.

Чтобы частота мультивибратора не измен лась при изменении температуры , необходимо обеспечить равенство приращений напр жений иихIn order for the frequency of the multivibrator to not change with a change in temperature, it is necessary to ensure equality of voltage increments and

противофазность. Это условие можно вьшолнить, если токи через стабилитроны задать симметричными относительно 10 мА. Соединение резистора 9 и стабилитрона 11 позвол ет уменьпшт antiphase This condition can be fulfilled if the currents through the zener diodes are set symmetrical with respect to 10 mA. The connection of resistor 9 and zener diode 11 allows to reduce

ток стабилизации стабилитрона 6 по отношению к току стабилизации стабилитрона 8, т.е. обеспечивает противофазность прирап ений действующих значений d и, и а и г. the stabilization current of the Zener diode 6 with respect to the stabilization current of the Zener diode 8, i.e. provides antiphasic prirapeniya effective values of d and, and a and g.

50 ,50 ,

Проведенные экспериментальные исследовани с температурно-скомпеиси- рованными стабилитронами типа Д818Е показывают, что в диапазоне темпе- gg ратур 13 - 30°С, средний температурный коэффициент напр жени составл ет 0,00015%/ С.Experimental studies performed with temperature-combined D818E type zener diodes show that in the temperature range of 13 - 30 ° C, the average temperature coefficient of voltage is 0.00015% / C.

Введенна совокупность отличительных признаков позволила в 7 разIntroduced a set of distinctive features allowed 7 times

у еныпить температурный коэффициент напр жени , а следовательно, повысить термостабильность частоты генерировани и выходного напр жени мультивибратора,increase the temperature coefficient of voltage and, consequently, increase the thermal stability of the frequency of generation and output voltage of the multivibrator,

Предлагаемый мультивибратор целесообразно использовать в измерительной технике, радиотехнике, автоматике и других област х техники во всех случа х, когда вопросы повышени термостабильности частоты генерировани и выходного напр жени приобретают первостепенное значение.The proposed multivibrator is expedient to use in measuring equipment, radio engineering, automation, and other areas of technology in all cases when the issues of improving the thermal stability of the generation frequency and output voltage become of paramount importance.

Claims

Invention Formula

Multivibrator according to av.111345318, characterized in that, in order to increase the thermal stability of the generation frequency and output voltage, a circuit is inserted from a series-connected additional zener diode and a resistor connected in parallel to the anti-parallel zener diodes that are made identical, the anode of an additional Zener diode is connected to a common bus.

Phi2. 2