SU790122A1 - Мультивибратор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано также в устройствах дискретной автоматики, вычислительной техники и радиолокации.

Известен мультивибратор, выполненный на трех последовательно включенных логических элементах И-НЁ со свободным коллектором. В таком мультивибраторе свободный коллектор выходного транзистора третьего логического элемента (вентил ) соединен непосредственно со входом первого вентил , а врем задающий конденсатор подключен параллельно второму вентилю l .

Недостатком такого мультивибратора  вл етс  то, что диапазон генерируемых .частот относительно узок, так как ограничен сверху быстродействием используемых вентилей, а снизу - величиной емкости врем задающего конденсатора, точнее величиной допустимого разр дного тока этого конденсатора, а также крутизной напр жени  на конденсаторе в области порога переключени  логического элемента .

Известен также мультивибратор, .содержащий Т-триггер, двухвходовый.

элемент И-НЕ, п-р-п - транзистор, первую врем задающую КС-цепь, резистивный делитель, выход двухвходового элемента И-НЕ подключен к входу Т-триггера, эмиттер п-р-п транзистора подключен к общей шине 2.

Недостатком такого мультивибратора  вл етс  низка  стабильность.

Цель изобретени  - расширение

10 диапазона регулировани  частоты и повышение стабильности мультивибратора .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в мультивибратор, содержащий

15 Т-триггер, двухвходовый элемент И-НЕ, п-р-п-транзистор, первую врем задающую RC-цепь, резистивный делитель, выход двухвходового И-НЕ подключен к входу Т-триггера, эмиттер п-р-п транзистора подключен к общей шине,

20 введены первый и второй р-п-р-транзисторы , первый и второй диоды, втора  врем задающа  RC-цепь и резистор, причем входы двухвходового элемента И-НЕ объединены и подключены к сред25 ней точке резистивного делител , включенного между шиной питани  и общей шиной, коллекторы первого и второго р-п-р-транзисторов объединены, подключены к базе п-р-п-транзистора и через резистор - к общей шине , их базы объединены и подключены к средней точке- резистивного делител  и к коллектору п-р-п-транзистора , эмиттер первого р-п-р-транзистора подключен к средней точке первой врем задающей RC-цепи и через первый диод - к пр мому выходу Т триггвра , а эмиттер г второго - к средней точке второй врем задающей RC-цёпи и через второй диод - к инверсному выходу Т-триггера, резисторы врем Зс1да1ощих RC-цепей подключены к шине питани , конденсатор первой из них подключен к инверсному выходу Т-триггера , а конденсатор второй - к пр мому выходу Т-триггера, при этом в качестве Т-триггера использован -О-триггер, выполненный на элементах ТТЛ, а в качестве р-п-р транзисторов - интегральный прерыватель.

На чертеже дана схема предложенного мультивибратора.

Устройство содержит Т-триггер 1, счетный вход которого чецез инвертор 2 соединен со средней точкой резистиного делител  напр жени , состо щего из резисторов 3, 4, коллектором п-р-п-транзистора 5 и базами р-п-ртранзисторов б, 7, Эмиттеры р-п-ртранзисторов б и 7 соединены с выходами врем задающих КС-цепей, кажда  из которых состоит из резисторов 8, 9 и конденсаторов 10, 11, подсоединенных к выходам Т-триггера 1. Кроме того, выходы врем задающих RC-цепей через диодные ключи 12, 13 перекрестно также подключены к выходец Т-триггера 1. Резистивный делитель 3, 4 напр жени  и врем задакщие резисторы 8, 9 подключены к шине источника питани  +Еп.

Устройство работает следук аим образом.

При подаче напр жени  питани  тригер 1 со счетным входом устанавливаетс  в одно из своих устойчивых положений. Врем задающий конденсатор 10, подключенный левой обкладкой к единичному выходу упом нутого триггера 1, на котором действует, например, высокий уровень напр жени , начинает зар жатьс  по цепи: источник питани  +Еп, сопротивление в коллекторной цепи закрытого выходного транзистора триггера 1, пр мосмещенный диоц 12 и насыщенный выходной транзистор другого плеча триггера. В этот же момент лева  обкладка другого врем заданиего конденсатора 11 через насыщенный выходной транзистор триггера 1 подключена к общей шине устройства, а диодный ключ 13 высоким уровнем напр жени , действующим на его катоде, смещен в обратном направлении, в результате чего конденсатор 11 начинает зар жатьс  по цепи: источник питани  +ЕП, врем задающий резистор 9,

насыщенный выходной транзистор триггера 1, ббща  шина. Все транзисторы при этом закрыты, так как переходы база - эмиттер транзисторов б, 7 смещены в обратном направлении.На счетном входе триггера 1 действует низкий уровень напр жени . Когда экспоненциально нарастающее на конденсаторе 11 напр жение достигнет порогового напр жени  срабатывани  ufV-ff. электронного на двух транзисторах разного Типа проводимости, последний в результате лавинообразного процесса, происход щего в петле , образованной транзистораьш 5, б, насыщаетс . При этом транзистор 7 остаетс  закрытым за счет примерного равенства в этот момент напр жений на его базе и эмиттере и не оказывает на работу устройства никакого вли ни . После быстрого разр да врем задающего конденсатора 11 через низкоомное сопротивление насыщенных транзисторов 5, б последние (также в результате лавинообразного процесса ) скачкообразно закрываютс . Отрицательный импульс, образовавший- . с  на резисторе 4, инвертируетс  вентилем 2 и перебрасывает триггер 1 в противоположное состо ние. В это случае происходит быстрый зар дконденсатора 11 по цепи: источник питани  +ЕП, сопротивление в цепи коллектора закрытого выходного транзистора триггера 1, пр мосмещенный диодный ключ 13, насыщенный выходной транзистор противоположного плеча триггера, обща  шина устройства. При этом диод 12 смещен в обратном направлении высоким уровнем напр жени , действующего на его катоде. Предварительно зар женный практически до напр жени  источника питани  конденсатора 10 начинает перезар жатьс  по пепи: насыщенный выходной транзистор триггера 1, обща  шина, внутреннее сопротивление источника питани , резистор 9. После достижени  экспоненциальным напр жением на конденсаторе 10 порогового уровн  Ujui.,происходит срабатывание электронного ключа, образованнЬго транзисторами 5 и 7, которые в результате лавинообразного процесса насыщаютс , а конденсатор 10 разр жаетс  через низкоомное сопротивление насыщенных транзисторов 5, 7. Транзистор 6 при этом находитс  в запертом состо нии вследствие примерного равенства потенциалов на его эмиттере и базе и не оказывает на работу устройства никакого вли ни . Отрицательный импульс напр жени , действ .ющий на резисторе 4, после инвертировани  вентилем 2, переводит триггер 1 в исходное состо ние. Далее описанный процесс повтор етс .

Расширение пределов регулировани  частоты генерируемых импульсов может быт.ь достаточно точно оценено следующим образом. Полупериод колебаний t известного генератора может быть выражен как - (1) .-U. tn пор где Tjj - посто нна  времени врем задающей цепи устройства; Ef,- напр жение источника питани  ; Upop напр жение переключени  вен тил . Полупериод колебаний 1„ предложенно го устройства может быть определен как где tfi - посто нна  времени врем за дающей цепи предложенного мультивибратора; Е - напр жение на предваритель но зар женном врем задающем конденсаторе в ждущем состо нии; U(,yjj- напр жение срабатывани  транзисторного ключа (компаратора ). Расширение пределов регулировани  К может быть определено делением (2 на (1): Из выражени  (3) следует,, что в слу чае, если например, , и,3,56, ,5В, . в предложенном генераторе высока стабильность частоты повторени  импульсов при изменении напр жени  ис точника питани  достигаетс  благод р  использованию известных стабилизирующих свойств моста. Термокомпен ци  происходит следующим образом: при нормальной температуре баланс моста, образованного в момент перезар да одной из врем задающих RC-де пей и резистивным делителем напр же ни , происходит в момент времени ц соответствующий пересечению устаиовленного уровн  lg, срабатывани  компаратора, выполненного на трантзисторах разного типа проводимости с ,экспонентой, действующей на пере зар жающемс  врем задающем конденсаторе . При повышении температуры с одной стороны увеличиваетс  падение напр жени  на резисторе 3 за счет возрастани  токов 1ко, 1бо, а также коэффициента усилени , тока закрытого транзистора 5, что приводит к понижению установленного уров н  Uj. С другой стороны, рост 1эо а следовательно, члена 1эо ка(1эо R9) и посто нной времени соответствующей врем задающей КС-цепи, при водит к уменьшению крутизны экспоне ты перезар да врем задающего конден сатора при положительных температурных коэффициентах сопротивлени  (ТКС) и емкости (ТКЕ), В результате пересечение экспоненты и уровн  Ugjjj,-должно в идеальном случае произойти в тот же момент времени t . Это позвол ет получить высокую стабильность частоты при изменении температуры окружающей среды. Однако в реальных схемах пересечение происходит не в точке t , а в ее окрестности, что объ сн етс  разбросом параметров элег ментов схемы. В предложенном мульти-. вибраторе с целью уменьшени  вли ни  на величину установленного уровн  срабатывани  и устройства разброса параметров р-п-р-транзисторов применен интегральный прерыватель, параметры транзисторов которого практически идентичны в силу того, что в процессе изготовлени  интегральной схемы все ее компоненты формируютс  на общем кристалле. Таким образом , без применени  каких-либо специальных мер термокомпенсации схема обеспечивает высокую стабильность частоты (0,1....0,3% на частоте 10 Гц при изменении температуры окружающей среды от -20 до ). Предложенное устройство характеризуетс  также высокой стабильностью длительности импульсов на выходах устройства 2, 3, что достигаетс  благодар  тому, что с ростом температуры уменьшаетс  сопротивление насыщенных транзисторов компаратора, а емкость увеличиваетс  при положительном ТКЕ. В результате посто нна  времени врем задаю1чих конденсаторов измен етс  незначительно. Одновременно уменьшаютс  и.и l jji KOMnapaTopa с одним и тем же температурным коэффициентом , в результате длительность импульса , образованного s момент разр да врем задающего конденсатора, мен етс  незначительно. Таким образом, предложенное решение позвол ет не менее чем в 5 раз расширить пределы регулировани  частоты следовани  импульсов и более чем на пор док повысить стабильность частоты генерируемых импульсов. Кроме того, мультивибратор отличаетс  повышенным коэффициентом использовани  напр жени  источника питани , а также расширенными функциональными -возможност ми за счет возможности использовани  двух противофазных импульсов конец длительности импульса и конец длительности паузы (периода), а также за счет возможности , в случае необходимости, работы устройства в режиме преобразовани  напр жение - частота, дл  чего необходимо отсоединить резистор 3 от источника питани  +Еп и подсоединить его-к источнику преобразуемого напр жени .

Claims (3)

1. Мультивибратор, содержащий Т .триггер, двухвходовый элемент И-НЕ, п-р-п-транзистор, первую врем задающую КС-цепь, реэистивный делитель выход двухвходового элемента И-НЕ подключен к входу Т-триггера, эмиттер п-р-п транзистора подключен к общей шине, -отичающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  частоты и повьаиени  стабильности, в него введены первый и второй р-п-р-транэисторы, первый и второй диоды, втора  врем задаюсца  RC-иепь и резистор, причем, входы двухвходового элемента И-НЕ Объединены и подключены к средней точке резистивного делител , включенного между шиной питани  и обшей шиной, коллекторы первого и второго р-п-р-транзисТоров объединены, подключены к базе п-р-п-транзистора и через резистор - к общей шине, их базы объединены и подключены к средней точке резистивного делител  и к коллектору п-р-п-транзистора, эмиттер Первого п-р-п-транзистора подключей к средней точке первой врем Зсщающей ЯС-цепи, и через первый диод - к пр мому выходу Т-триггера, а эмиттер второго - к средней точке второй врем задающей RС-цепи и через второй диод - к инверсному выходу Т-триггера, резисторы врем задающи.х RC-цепей подключены к шине питани , конденсатор первой из них подключен к инверсному выходу Т-триггера, а конденсатор второй - к пр мому выходу Т-триггера.

2. Мультивибратор по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве Т-триггера использован .О-триггер , выполненный на элементах ТТЛ.

3.Мультивибратор по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве р-п-р-транзисторов использован интегральный прерыватель.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Приборы и техника эксперимента , 1973, № 4, с. 14, рис. 23, б.

. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2562397/18-21, кл. Н 03 К 3/28, 3.01.78 (прототип)

o/f/,