SU1474830A1 - Мультивибратор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности в качестве генераторов импульсных сигналов, работающих в автоколебательном или ждущем режиме. Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства при обеспечении его работы, помимо автоколебательного и ждущего режимов, в режиме ударного возбуждени  при возможности управлени  частотой и длительностью импульсов и согласование с внешней нагрузкой. Мультивибратор выполнен на транзисторах 1,5,10, ключах 15 и 17 и двухколлекторном транзисторе 11. Частота генерируемых импульсов регулируетс  изменением величины напр жени  на шине 14 управлени . Ударное возбуждение достигаетс  с помощью управл ющих импульсов подаваемых на вход 20 вместо посто нного потенциала, удерживающего транзистор 10 в состо нии отсечки. 2 ил.

Description

фие.1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности, в качестве генераторов импульсных сигналов , работающих в автоколебательном или ждущем режимах.

Цель изобретени  - упрощение мультивибратора при обеспечении его pa- боты, помимо автоколебательного и ждущего режимов в режиме ударно-возбуждаемом при возможности управлени  частотой и длительностью импульсов и удобства согласовани  с внешней нагрузкой,На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого мультивибратора; на фиг. 2 - временные диаграммы процессов в различных точках схемыо

Мультивибратор содержит первый транзистор 1, база которого соединена с первым резистором 2, эмиттер - с общей шиной 3, а коллектор - с вторым резистором 4 и базой второго транзистора 5, коллектор которого через третий резистор 6 - с шиной 7 питани  и через конденсатор 8 с базой транзистора 1, а эмиттер через четве- тый резистор 9 - с общей шиной 3. Коллектор и эмиттер третьего транзистора 10 соединены соответственно с коллектором и эмиттером«транзистора 1. Четвертый двухколлекторный транзистор 11 базой непосредственно св - за§ с эмиттером транзистора 5, а эмиттером - с шиной 3. Первый диод 12 встречно-параллельно подключен к эмиттерНому переходу транзистора 1, а второй диод 13 включен в пр мом направлении дл  пол рности питающего напр жени  7 между шиной 14 управлени  частотой автоколебаний и длитель- ностью импульсов и коллектором транзистора 5. Второй вывод резистора 2 через первый ключ 15 соединен с шиной 3 и через п тый резистор 16 - с «эмиттером транзистора 5, а второй вывод резистора 4 через второй ключ 17 - с шиной 7 и через шестой резистор 18 - с коллектором транзистора 5 и с первым коллектором транзистора 11, второй коллектор которого от- крыт и служит выходом 19 мультивибратора . Шина 20 запуска через седьмой резистор 32 св зана с базой транзистора 10.

Мультирибратор работает следующим образом.

Пусть необходимо получить непрерывную последовательность пр моугольных импульсов. Дл  этого ключи 15 и 17 должны быть переведены в разомкнутое состо ние, а на шине 20 должен быть установлен потенциал, достаточный дл  запирани  транзистора 10. В св зи с прекращением шунтирующего действи  ключей 15 и 17 возникают две петли отрицательной обратной св зи: через резисторы 4 и 18 Дл  транзистора 5 и через резисторы 2 и 16 и эмиттерный пр мосмещенный переход транзистора 5 дл  транзистора 1. Общий коэффициент передачи от базы транзистора 1 до коллектора транзистора 5 становитс  больше единицы с фазовым сдвигом, 21Г рад, так что благодар  наличию з схеме конденсатора 8 окажетс  замкнутой цепь положительной обратной св зи и начнетс  генераци  импульсных автоколебаний. На выходной шине 19 по в тс  непре-ч рывно идущие импульсы, причем их амплитуда и степень насыщени  транзистора 11 по второму коллектору будут зависеть от сопротивлени  внешней коллекторной нагрузки и выбранного дл  нее номинала питающего напр жени . Следовательно, достигаетс  удобство согласовани  выхода 19 как с цифровыми элементами различных серий , так, например, и с операционным усилител ми.

Частота генерируемых импульсных автоколебаний в широких пределах может регулироватьс  изменением величины напр жени  на шине 14 управлени . Пол рность этого напр жени  должна совпадать с пол рностью питающего шину 7 напр жени . Механизм управлени  заключаетс  в принудительном прерывании процесса зар да конденсатора 8 посредством отбора тока из цепи положительной обратной св зи через открывающий диод 13 в шину 14.

Достоинством подобного механизма управлени  частотой  вл ютс  простота реализации и практически полна  разв зка чувствительной внутренней части удобства, сгруппированной вокруг транзисторЪ в 1-5, с внешним источником, питающим шину 14. Благодар  этому обеспечиваютс  высока  режимна  стабильность мультивибратора и хороша  воспроизводимость регулировочной характеристики у различных образцов мультивибратора.

Поскольку в процессе генерации импульсов зар д конденсатора 8, сопровождающийс  ростом абсолютной величины напр жени  на коллекторе транзистора 5, смен етс  последующим его разр дом через открытый диод 12 и насыщенные транзисторы 5 и 11, то дл  защиты от экстратоков эмиттерного перехода транзистора 11 последний только дл  стадии разр да конденсатора 8 охвачен отрицательной обратной св зью через его первый коллектор и промежуток коллектор - эмиттер транзистора 5.

Особенность предлагаемого мультивибратора состоит в возможности осу- ще ствлени  ударного возбуждени  импульсных автоколебаний. Это достигаетс  с помощью управл ющих импульсов , подаваемых на вход 20 вместо посто нного потенциала, удерживающего транзистор 10 в состо нии отсечки (фиг. 2) . В отсутствие управл ющих импульсов автоколебани  в схеме невозможны , так как коллектор транзистора 1 закорочен на общую шину 3 малым сопротивлением насыщенного транзистора 10. С по влением среза управл ющего импульса транзистора 10 за- i пираетс  и н схеме восстанавливаетс 

положительна , обратна  св зь. При этом временное положение как первого, так и всех последующих генерируемых импульсов практически неизменно (особенно при ограниченном количестве таких импульсов) относительно среза управл ющего сигнала 20 „ По окончании последнего импульса U,9 на выходе 19 сразу исчезают.

Кроме того, на режим ударного возбуждени  мультивибратора полностью распространила электронна  перестройка частоты пачки автоколебаний. Каждый раз по достижении потенциалом UkJ. коллектора транзистора 5 уровн  и,4+Б0„, где E0lJ - падение напр жени  на пр мосмещенном диоде 13, происходит переход от зар да конденсатора 8 к его разр ду. Если продолжительность разр да конденсатора 8 достаточно мала, то зависимость частоты импульсных колебаний от величины управл емого напр жени  имеет приблизительно гиперболический характер. Глубина электронной перестройки частоты пропорциональна величине питаю0

5

0

5

0

5

0

5

O

5

щего напр жени  шины 7 и составл ет 15-30 дБ.

Как ждущий мультивибратор предлагаемое устройство функционирует в том случае, если ключи 15 и 17 замкнуты , а на шину 20 поступают запускающие импульсы (фиг. 2). Перестройка топологии схемы направлена на устранение обеих цепей отрицательной обратной св зи. В итоге транзистор 1 запираетс , а транзистор 5 вводитс  в насыщение Короткий запускающий импульс отпирает транзистор 10, кото- рый, насыща сь, выключает транзистор 5. Начинаетс  зар д конденсатора 8 от источника 7 питани  через малое сопротивление замкнутого ключа 17, ; резистор 18, резистор 2 и замкнутый ключ 15. Уже на старте этого процесса падение напр жени  на резисторе

2отпирает транзистор 1 и дальнейший зар д конденсатора 8 происходит через эмиттерный переход транзистора 1, поддерживаемого в насыщении т. током зар да конденсатора 8. Поэтому транзистор 5, а вместе с ним и транзистор 11 остаютс  запертыми и по окончании входного запускающего импульса шины 20. Когда уменьшающийс  с течением времени ок зар да за вычетом тока, отводимого на шину

3резистором 2, становитс  меньше некоторой критической величины тока базы, транзистор 1 выходит из насыщени , а затем, при отпирании транзистора 5, быстро выключаетс . В течение всего этого времени на выходе 19 может быть получен пр моугольный импульс U,. с крут ми фронтом и ере- . зом. На последующей 8 быстро через открытые диод 12 и транзисторы 5

и 11 количество 8 быстро восстанавли вает свой зар д до исходного уровн . При этом величина экстратока, как отмечалось автоматически ограничиваетс  на безопасном дл  базы транзистора 11 уровн .

Длительность выходных импульсов ждущего мультивибратора в широких пределах может перестраиватьс  управл ющим напр жением шины 14. Глубина перестройки достигает 54 дБ и может осуществл тьс  с шины 14 как фиксированным или медленно измен ющимс  управл ющим напр жением, так и импульсами посто нной или переменной амплитуды.

Предлагаемый ждущий мультивибратор имеет очень малое врем  восстановлени , не превышающее 10% от длительности выходного импульса (что в 3-5 раз лучше аналогичного параметра известного), благодар  специально предусмотренной дл  этого разр дной цепи, состо щей из диода 12, транзисторов 5 и 11.

Пезистор 21 - ограничитепьный элемент базовой цепи транзистора 10 С его помощью задаетс  величина тока входной цепи мультивибратора и, кроме того, обеспечиваетс  ее сопр жение с источником запускающих импульсов.

Ключи 15 и 17 мультивибратора могут быть выполнены как монтажные перемычки дл  решени  конкретной технической задачи. Однако предпочтительнее вариант активных ключей 15 и 17, допускающий программный выбор одного из трех режимов работы мультивибратора.

Предлагаемый мультивибратор способен работать в трех режимах, легк и в широких пределах перестраиваетс  по частоте и длительности, имеет малое врем  восстановлени , не чувствителен к вли нию нагрузки, удобно и надежно сопр гаетс  с внешними цеп ми, что позвол ет использовать его как элемент регулируемой задержки, перестраиваемый источник автоколебаний, генератор ударного возбуждени , частотно-модулированный автогенератор дл  систем ФАПЧ, и т.д.

Высока  режимна  стабильность, функциональна  многоплановость, схемотехническа  завершенность и малое количество схемных элементов делают целесообразным изготовление предлагаемого мультивибратора в виде микросхемы . Дл  этого вполне достаточен средний уровень бипол рной технологии , ориентированный на производство цифровых интегральных микросхем: не требуютс  транзисторы с идентичными параметрами и большими коэффициентами усилени , а допуск из сопротивлени  всех резисторов может составл ть 30%. При этом в 16-вызодном корпусе могут быть размещены два интегральных мультивибратора, суммарна  рассеиваема  ими мощность не првышает 80 мВт в диапазоне питающих напр жений (4-15 В).

По сравнению с известным использование предлагаемого мультивибратора дает технико-экономический эффект, обусловленный значительным расширением функциональных возможностей мультивибратора Кроме того, существенно упрощаетс  согласование выхода мультивибратора с различными электронными элементами.

5

0

5

5

ла изобретени 

0

Форму

Мультивибратор, содержащий три транзистора, п ть резисторов и конденсатор , база первого транзистора соединена с первым резистором, эмиттер - с общей шиной, коллектор - с вторым резистором и базой второго транзистора, коллектор которого через третий резистор с шиной питани  и через конденсатор - с базой первого транзистора, а эмиттер через четвертой резистор - с общей шиной, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  мультивибратора при обеспечении его работы, помимо автоколебательного и ждущего режимов в режиме ударно-возбуждаемом при возможности управлени  частотой и длительностью импульсов и удобства согласовани  с внешней нагрузкой, в него введены четвертый двухколлек- торный транзистор, базой непосредственно соединенный с эмиттером второго транзистора, а эмиттером - с общей шиной, шестой и седьмой резисторы , первый диод, подключенный встречно-параллельно к эмиттерному переходу первого транзистора, и втоQ рой диод, включенный в пр мой проводимости дл  пол рности питающего напр жени  между шиной управлени  частотой и длительностью импульсов и коллектором второго транзистора,

5 первый и второй ключи, при этом второй вывод первого резистора через первый ключ соединен с общей шиной и через п тый резистор - с эмиттером второго транзистора, а второй вывод второго резистора через второй ключ - с шиной питани  и через шестой резистор - с коллектором второго транзистора и с первым коллектором четвертого транзистора, второй коллектор открыт и служит выходом мультивибратора , шина запуска через седьмой резистор соединена с базой третьего транзистора, а коллектор и эмиттер первого транзистора.

5

Фие.2

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Мультивибратор, содержащий три транзистора, пять резисторов и конденсатор, база первого транзистора соединена с первым резистором, эмиттер - с общей шиной, коллектор - с вторым резистором и базой второго транзистора, коллектор которого че20 рез третий резистор — с шиной питания и через конденсатор - с базой первого транзистора, а эмиттер через четвертый резистор - с общей шиной, отличающийся тем, что, ²⁵ с целью упрощения мультивибратора при обеспечении его работы, помимо автоколебательного и ждущего режимов в режиме ударно-возбуждаемом при возможности управления частотой и 30 длительностью импульсов и удобства согласования с внешней нагрузкой, в него введены четвертый двухколлекторный транзистор, базой непосредственно соединенный с эмиттером

   35 второго транзистора, а эмиттером с общей шиной, шестой и седьмой резисторы, первый диод, подключенный встречно-параллельно к эмиттерному переходу первого транзистора, и вто40. рой диод, включенный в прямой проводимости для полярности питающего напряжения между шиной управления частотой и длительностью импульсов и коллектором второго транзистора,

   45 первый и второй ключи, при этом второй вывод первого резистора через первый ключ соединен с общей шиной и через пятый резистор - с эмиттером второго транзистора, а второй вывод 50 второго резистора через второй ключ - с шиной питания и через шестой резистор ~ с коллектором второго транзистора и с первым коллектором четвертого транзистора, второй кол55 лектор открыт и служит выходом мультивибратора, шина запуска через седьмой резистор соединена с базой третьего транзистора, а коллектор и эмиттер первого транзистора.

   Ждущий Ударное возбуждение режим