SU760411A1

SU760411A1 - Ждущий мультивибратор 1

Info

Publication number: SU760411A1
Application number: SU782666643A
Authority: SU
Inventors: Vladimir M Berdnikov; Valerij P Bragin
Original assignee: Vladimir M Berdnikov; Valerij P Bragin
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к релаксационным генераторам с одним устойчивым состоянием на полупроводниковых приборах, и может быть использовано в магнитомодуляционных измерительных преобраэовате- ⁵лях с цифровым выходным сигналом.

Известны транзисторные релаксационные генераторы с одним устойчивым состоянием , длительность выходного импульса ко- ._йторых определяется индуктивным хронирующим элементом (трнсформатором с магнитным сердечником), - ждущие блокинг-генера-. торы·,, ждущие мультивибраторы с хронирующим трансформатором, представляю- ,₅щие собой транзисторный усилитель, охваченный положительной обратной связью .чёрез хронирующий·, трансформатор [ΐ],

Однако эти устройства с трансформаторами сложны тел, что содержат большое количество проводов, соединяющих электронную Насть магнитомодуляционного измерительного преобразователя с датчиком, в котором может быть до четырех индук2

тивных хронирующих элементов. Поэтому предпочтительнее применение ждущих мультивибраторов с хронирующей индуктивностью на магнитном сердечнике, имеющей только два вывода (дросселем) и соединенной с усилителем на транзисторах, охваченных положительной обратной связью.

Известен ждущий мультивибратор, содержащий катушку индуктивности, один вывод которой подключен к положительному полюсу источника питания, и усилитель, охваченный положительной обратной связью, выполненный на двух транзисторах, причем катушка индуктивности другим своим выводом соединена с коллектором* одного транзистора и через резистор с базой другого транзистора, эмиттеры обоих транзисторов соединены с отрицательным полюсом источника питания^].

Недостатком этого устройства является низкая стабильность длительности выходных импульсов, как следствие завит760411

симости.длительности от 'величины коэффициента усиления по току транзисторов в схеме с общим эмиттером ( р, ) и как следствие низкого коэффициента усиления транзисторного двухкаскадного усили- 5 теля.

Для коэффициента характеры большие температурные изменения и значительный разброс у разных экземпляров однотипных транзисторов. 10

Во время формирования выходного импульса транзистор, нагрузкой которого является катушка индуктивности, насыщен. Коллекторный ток нарастает по линейному закону. После насыщения сердеч- 15 ника катушки индуктивности ее величина резко уменьшается. Ток через нее и следовательно коллекторный ток транзистора возрастает с большей скоростью, и при токе равном 1 £ (У транзистор выходит из 20 насыщения. Напряжение на его коллекторе возрастает со скоростью, зависящей от тока коллектора, равного 1_Ь· , и от

величины индуктивности катушки с насыщенным сердечником. Это напряжение че- 25 рез резистор подается на базу второго транзистора. Когда оно достигает величины, при которой открывается второй транзистор, происходит переброс схемы, соответствующий заднему фронту выход- 30 ного импульса. Задний фронт импульса запаздывает относительно момента насыщения сердечника на время, необходимое для увеличения тока через катушки индуктивности до значения 1д-р> . и вре-35

мя, необходимое для увеличения напряжения на коллекторе первого транзистора до уровня, при котором открывается второй транзистор. Первый промежуток времени зависит от величины )¾ . Второй 40

промежуток зависит от величины тока коллектора, равного 1_β· , от величины

. напряжения на базе второго транзистора, при которой он открывается, и от коэффициента усиления каскада усилителя, вы- 45 полненного на втором транзисторе. Таким образом, задержка в значительной степени определяется величиной β>· обоих транзисторов, чро и определяет нестабильность выходных импульсов. · 50

Кроме того, это устройство не может работать на замкнутых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса из пермаллоя, которые лучше всего подходят для использования в магнитомоду- 55 ляшюнных датчиках.

Цель изобретения - повышение стабильности длительности выходных импульсов.

Указанная цель достигается тем, что в ждущий мультивибратор, содержащий катушку индуктивности, подключенную ' одним концом к положительному полюсу источника питания, введен диод и операционный усилитель, выход которого через один резистор соединен с его неинвертирующим входом, катодом диода и другим концом катушки индуктивности, а анод диода и через другой резистор неинвертирующий вход операционного усилителя подключены к отрицательному полюсу источника питания, соединенному с общей шиной.

В ждущий мультивибратор, с целью повышения температурной стабильности длительности выходных импульсов, могут быть введены два резистора и термокомпенсирующий диод, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, аноды обоих диодов через один дополнительный резистор, а инвертирующий вход операционного усилителя через другой Дополнительный резистор подключены к положительному полюсу источника питания.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений ждущего мультивибратора.

Мультивибратор содержит операционный усилитель 1, катушку 2 индуктивности, фиксирующий диод 3, резистор 4. положительной обратной связи и входной резистор 5.

В исходном состоянии благодаря . значительно меньшей величине активного сопротивления индуктивности 2 по сравнению г сопротивлением резистора 4 напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя равняется напряжению источника питания Е. На инвертирующем входе операционного усилителя напряжение равно О. На выходе усилителя максимальное положительное напряжение (0_йъ^_мс,_кс) по величине превышает напряжение источника питания Е. Через катушку индуктивности протекает ток, определяемый разностью напряжений -Ей сопротивлением резистора 4. Этот ток намагничивает сердечник катушки индуктивности до насыщения. С подачей положительного запускающего импульса, по амплитуде превышающего напряжения Е, на инвертирующий вход операционного усилителя на его выходе формируется отрицательный скачок'напряжения до максимальной

5 760411 6

отрицательной величины выходного напряжения операционного усилителя. Этот скачок передается через резистор 4 на неинвертирующий вход усилителя. Диод 3 открывается, фиксируя напряжение на этом 4 входе. После окончания запускающего импульса напряжение на инвертирующем ' входе операционного усилителя становится равным "О", а на неинвертирующем входе напряжение отрйпательное и по величине ю равно падению напряжения на открытом диоде 3. На выходе операционного усилителя сохраняется максимальное отрицательное выходное напряжение. К катушке индуктивности приложено напряжение рав- 15 кое Е +Н , где О - падение напряжения на открытом диоде. Длительность импульса мультивибратора определяется временем перемагничивания сердечника катушки индуктивности под действием этого напряже-20 ния до полного насыщения сердечника.

Ток намагничивания катушки индуктивности в течение всего импульса возрастает с постоянной времени (или скоростью), определяемой величиной индуктивности 25 и напряжением, приложенным к ней. Но при этом ток намагничивания остается меньше тока через резистор 4, часть которого протекает через диод 3.

В момент насыщения сердечника ка- 30 тушки индуктивности ее величина резко уменьшается. Скорость возрастания тока через катушку индуктивности резко увеличивается. Ток через катушку индуктивности резко возрастает, ток через диод 35 падает, диод закрывается. Напряжение ,на неинвертирующем входе операционного усилителя резко возрастает, становится больше, чем на инвертирующем входе,

‘и возникает положительный скачок на- '40 пряжения на выходе усилителя, который через резистор 4 передается на его неинвертирующий вход. Все эти изменения определяют регенеративный процесс формирования заднего фронта выходного , им- 45 пульса. После перемагничивания сердечника катушки индуктивности током через нее и резистор 4 при максимальном положительном выходном напряжении операционного усилителя устройство воз- 50 вращается, в исходное состояние.

Запаздывание момента переключения схемы от момента насыщения сердечника катушки индуктивности во время формирования заднего фронта выходного импуль-⁵⁵са определяется временем возрастания тока через катушку индуктивности с насыщенным сердечником до величины

тока через резистор 4 при максимальном отрицательном выходном напряжении операционного усилителя. Это запаздывание зависит только от параметров катушки индуктивности или скорости увеличения тока через нее и от величины тока через резистор 4, а от параметров операционного усилителя практически не зависит, за счет чего и достигается значительное улучшение стабильности длительности выходного импульса.

Следует отметить, что сердечник индуктивности во время генерирования мультивибратором импульса перемагничивается под действием приложенного к ней напряжения, равного Е+ £] . Длительность

импульса мультивибратора определяется выражением

X « --Ϊ

где - индукция насыщения материала сердечника катушки индуктивности;

5 - площадь поперечного сечения

сердечника катушки индуктивности;

V/ - число витков катушки индуКтив ности.

Изменение напряжения на диоде при изменении температуры окружающей среды оказывает влияние на величину длительности выходных импульсов.

Резистором 7 задается такой суммарный ток через диоды 3 и 6, чтобы во время действия выходного импульса тока через диоды были примерно одинаковы.

При этом падения напряжений на диодах одинаковы ! и на неинвертирующем входе операционного усилителя напряжение равно нулю. На инвертирующий вход усилителя подается небольшое положительное напряжение с делителя, образованного резисторами 5 и 8, составляющее десятые доли вольта, необходимое для надежной работы мультивибратора. К катушке индуктивности прикладывается напряжение, равное Е, тем самым устраняется влияние диода на длительность выходного импульса.

Использование операционного усилителя в схеме ждущего мультивибратора с катушкой индуктивности позволяет значительно повысить стабильность длительности выходного сигнала. Применение современной элементной базы (операционных усилителей в интегральном исполнении) повышает надежность устройства, сшгжает

7 760411 8

его габариты и вес и упрощает его настройку и эксплуатацию.

Claims

Формула изобретения

1. Ждущий мультивибратор, содержащий катушку индуктивности, подключенную одним концом к положительному полюсу источника питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения стабильности длительности выходных импульсов, в него введен диод и операционный усилитель, выход которого через один резистор соединен с его неинвертирутащйм входом, катодом диода и другим, концом катушки индуктивности, а анод диода и через другой резистор инвертирующий вход операционного усилителя подключены

к отрицательному полюсу источника питания, соединенному с общей шиной.
2. Мультивибратор по π. 1, о т л и чающийся тем, что с целью повышения
5 температурной стабильности длительности вы ходных импульсов, в него введены два резистора и термокомпенсирукяций диод, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, аноды

Ю обоих диодов через один дополнительный резистор* а инвертирующий вход операционного усилителя, через другой положительный резистор подключены к положительному полюсу источника питания.

и'