Генератор импульсов

Все:оо;оа наяГФгбитно-толинф тала-"ЕА-Н И ОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оюз Советскнх(23) Приоритет блнковано 30.05,8 делам изобретений юллетемь Ж Д К 621.374,611(088.8) и открытий ия описания 30.05.80 опубл 72) Авторы изобретенн Г. В. Даниленко, И. И. Дикарев и Г. И. Шипк 1) Заявит 4) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ 1Изобретение относится к импульсной техникеи может быть использовано в устройствах авто.матнки и вычислительной техники в качествезадающего генератора импульсов низкой частоты,Известен генератор импульсов, содержащийдва инвертора на биполярных транзисторах,включенные по кольцевой схеме, одна из связейосуществляется через хронирующую ВС-цепь, перезаряд хронируюшего конденсатора осуществляется через биполярнъий транзистор т 1,тоК недостаткам этого устройства следуетотнести сравнительно низкую стабильность частоты колебаний в условиях изменяющихся характеристик окружающей среды, в первую очередьтемпературы,5 ора явля рировать нера то е можно ге о высокои част м хронирующе ы. Это резисто стора, Уверезисторао посто- условий жения часолярного трап пирующего нзисторам самово ением в схем ог ств Другим недостатко ся то, что с помощью колебания сравнительн объясняется включени ра в базовую цепь бип личение сопротивления ограничивается режимо току и выпол збуждения. Сущтоты генерируемых колебаний можно добиться при использовании в схемах полевых транзисИзвестен симметричныи мультивибратор сколлекторно-затворными связями, содержащийдва полевых транзистора и два биполярныхтранзистора: полевые транзисторы обеспечиваютвозможность подключения ко входу каскадавысокоомных хронирующих цепей, биполярныетранзисторы являются пороговыми элементамисостояний устройства и вместе с тем обеспечивают хорошие усилительные свойства каскада,что гарантирует надежное возбуждение схемы.Каскады включены по кольцевой схеме с использованием .двух хронирующих ВС-цепей.Стабильность частоты колебаний этих устройств также сравнительно невелика и существенно зависит от величины напряжения отсечки полевых траттзисторов, имеющей значительныйразброс,Другим недостатком этого класса устроиствявляется использование в них двух хронирующихцепей и в первую очередь хронируюших кондея.саторов, имеющих значительные габариты при. йнвертор на полевом транзисторе и инвертор набиполярном транзисторе, включенныепо кольцевой схеме с одной непосредственной связьюи одной емкостной связью, цепи йз диода ихфонирующего резистора, полевой транзистор,пезистивный делитель 3,Автоколебательный режим в указанном геиераторе достигается выбором"напряжения смещения на затворе полевого транзистора (рабочейточки) в области активной работы устройства.При этом при подходе к границам этой эоныв устройстве действует положительная обратнаясвязь и возникает автоматическая генерация.Ширину активной области можно определитьпо формуле где Ь О - область изменения напряжения назатворе, в пределах которой устрой.ство находитсяв активном режимеРабоф25Е - напряжение питания устройства;8 - крутизна переходной характеристики полевого транзистора;Р - коэффициент прямой передачитока биполярного транзистора;В - коллекторная нагрузка биполярноготранзистора;Вс-стоковая нагрузка полевого транзистора;Вб -- сопротивление резистора междустоком полевого транзистора и ба зой биполярного транзистора.Как видно из формулы,практическая шири-на активной области невелика, Отсюда вытекаетпервый недостаток устройства при изменении параметров элементов устройства в реальных условияхэксплуатации (воздействие температурного фактора, старение элементов, йзменение"напряжейияпитания) "велика вероятность таком, взаимногоперемещения рабочей точки и области активной45работы устройства, что рабочая точка выйдетиз областиактивной работы, а, следовательно,произойдет невозбуждение или срыв колебанийгенератора,Второй недостаток описанного устройствазаключается в том, что ее опрокидывание награницах области активной работы происходитвблизи установившегося значения напряженияйа хронйрующем кодейсаторе, го есть на поло.гом участке экспоненты; этим обстоятельством"вызвана сравнительно низкая стабильность уст.ройствав условиях эксппуатации,Целью изобретения является улучшение условий самовозбуждения и стабкпиэациичастоты,8 фДля достижения указанной цели в генератор импульсов, содержащий инвертор на полевом транзисторе и инвертор на биполярном транзис. торе, включенные по кольцевой схеме с одной непосредственной связью и одной емкостной связью, образованной хронирующим конденсатором,. две параллельные цепи, состоящие каждая из последовательно включенных диода и хронирующего резистора, подключенных одним концом к затвору полевого транзистора, а другим - к средней точке резистивного делителя, включенного между полюсом источника питания и общей точкой, причем диоды в параллельных цепях включены встречно, введе. ны дополнительный биполярный транзистор дру. гого типа проводимости и дополнительный резистивный делитель. Причем база дополнительного транзистора подключена к части коллекторной . нагрузки инвертора на биполярном транзисторе, коллектор - к средней точке резистивного делителя, эмиттер- - к общей точке, дополнительный резистивный делитель подключен между полюсом источника питания и общей точкой, а его средняя точка подключена к истоку полевого транзистора. Введение дополнительного би. полярного транзистора и дополнительного резистивного делителя позволяет осуществлять опрокидывание устройства на участках экспонент со сравнительно большой крутизной, чем достигается повышенная стабильность частоты колеба ний прн изменении параметров устройства и величины питающего напряжения. Благодаря наличию в устройстве дополнительного резистнвного делителя и дополнительноготранзистора, коммутирующего потенциал на хро,/нирующей ВС-цепи со стороны хронирующегорезистора, существенно расширяется областьдопустимых взаимных перемещений области активной работы и рабочей точки устройства, фиксируемой резистивными делителями, при которых в устройстве возбуждаются колебания. Приэтом напряжение между затвором и истоком впроцессе перезаряда хронирующего конденсатора, стремится к установившемуся значению,лежащему с другой стороны области активнойработы устройства, поэтому оно всегда попадает в эту зону. При настройке устройства, исходя йз требований стабильности частоты колебаний, зона активной работы удалена от установившихся в устройстве значений напряжения,вследствие этого вероятность невозбуждения илисрыва колебаний при изменении параметровэлементов в процессе эксплуатации сводится кнулю,На чертеже представлена принципиальная схе.ма устройства.Устройство содержит инвертор на полевомтранзисторе 1, инвертор на биполярном транзис738108 вания устройства и стабильности частоты опрокидывания во всех условиях эксплуатации.Коэффициент передачи реэистивного делителяна резисторах 8, 9 выбирается из условия обес.печения стабильности частоты опрокидьванияустройства при различных напряжениях питания.Прн величинах напряжения питания, удовлетворяющих условию Еп .2 Оо, резистор 9 в устройствеможет отсутствовать,10В момент перехода устройства из одного сос.тояння в другое в работе устройства принимаетучастие конденсатор 15, ток перезаряда которогоусиливает действие положительной обратной связи,15создавая напряжение определенной полярностина резисторе 12.Резистор 12 при использовании полевого транзистора с управляющим р-п-переходом уменьШаетвлияние затворного тока на период колебанийгенератора, эа счет чего ловьппается температур 20ная стабильность. При использовании полевоготранзистора с изолированным затвором резистор14 в устройстве может отсутствовать.Максимальная стабильность частоты колеба 25ний в предлагаемом устройстве достигаласьпри настройке выбором соотношения плеч резистивного делителя йа резисторах 11, 12 таким образом, чтобы опрокидывание устройства послеформирования каждого из полупериодов происходило в моменты времени, которым на экспо.30,ненциальных кривых переэаряда хронирующегоконденсатора соответствуют точки с одинаковойкрутизной характеристик. При этом изменениепараметров ряда элементов устройства (напряжения отсечки полевоготранзистора, номиналОв35сопротивлений резистнвных делителеи) и напрягжения питания дают одинаковый по . величинеи противоположный по знаку вклад в длитель.ность каждого из полупериодов. Период коле 40баний при этом остается неизменным. Хронирующий конденсатор 3 начинает перезаряжаться по цепи: полюс источника питаНия, 4 насыщенный транзистор 2, хронирующий резистор 7, диод 5, насыщенный транзистор 10,общая точка. Напряжение на затворе уменьшается по экспоненциальному закону, стремясь к значению Оэ = 0 и при достижении величины Он - Оо устройство опрокидьвается, в результате чего полевой транзистор 1 и транзисторы 2, 10 закрываются. В устройстве начинается новый перезаряд конденсатора 3 по цепи: полюс источника питания, резистор 8, диод 4, резистор 55 6, резистор 13, общая точка устройства, Величина смещения на истоке полевого транзистора 1 задается резистнвным делителем на резисторах 11, 12 нз условиях надежного опрокидыторе 2, хроннрующий конденсатор 3, параллель.ные цепи йз диодов 4 и 5 и хроннрующимирезисторами 6 н 7, резистивный, делитель,состоящий из резисторов 8 и 9, дополнительный,биполярный транзистор 10, дополнительный резнстивный делитель, состоящий из ре.зисторов 11 и 12, коллекторную нагрузкутранзистора 2 на резисторе 13, дополнительный резистор 14, конденсатор 15,Генератор импульсов работает следующимобразом.В исходном состоянии при подаче напряжения питания транзисторы 1, 2 и 10 закрыты.Полевой транзистор 1 закрыл, поскольку кего затвору приложен потенциал, близкий кнулю, складьвающийся иэ напряжения на разряженном конденсаторе 3, н падения напряжения на резисторе 13 за счет зарядного токаконденсатора 3, которое мало, так как величи.на сопротивления резистора 13 много. меньшесуммы сопротивлений резисторов 8, 6, входящих в цепь заряда. На исток полевого транзистора задается потенциал, больший напряжения отсечки полевого транзистора. Так какполевой транзистор находится в области отсечки, на базу транзистора 2 задается потенциал,близкий к напряжению питания и транзистор 2,а, следовательно, н транзистор 10 закрьггы.По мере заряда конденсатора 3 напряжениена затворе транзистора 1 возрастает по экспоненциальному закону, стремясь к значению, = Еп и при достижении величины Он Огде Оо - напряжение отсечки полевого транз зистора;Он - напряжение, задаваемое делителемна резисторах 11, 12 в среднейточке,Устройство переходит в активную областьработы и опрокидывается. При этом полевойтранзистор 1 открывается, транзисторь 1 2 и 10. открьваются и переходят в режим насыщения. Формула изобретения 1. Генератор импульсов, содержащий инвертор 1 за полевом транзисторе и инвертор на биполярном транзисторе, включенные по кольцевой схеме с одной непосредственной связью и одной емкостной связью, образованной хронирующим конденсатором, две параллельные цепи, состсопцие каждая из последовательно включенных диода и хронирующего резистора, подключенные одним концом к затвору полевого транзистора, а другим - к средней точке, резистивного делителя, подключенного между полюсом источника питания и общей точкой, причем диоды в параллельных цепях включены встречно, о т л и ч аю щ и й с я тем, ч;го, с целью улучшения условий самовозбуждения и стабилизации часто-Состаьитель В, Бугр Техред А. 1 цепанская Редактор Е. Караулов Н, Стец К 6 Тираж 995 ЦНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 Подписи аказ 2828/3"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 738108 8а,в него введены дополнительный биполярный тора с управляющим р-п-переходом на частотутранзистор другого типа проводимости и допол- колебаний, в устройство введен дополнительныйнительный резистивный делитель, причем база резистор, включенный между затвором полево.дополнительного транзистора подключена к час- го транзистора и точкой соединения хронирующети коллекторной нагрузки инвертора на бипо.го конденсатора,и хронирующих резисторов.лярном транзисторе, коллектор - к средней, Источники информации,точке резнстивного делителя, эмиттер - к об- прийятые во внимание прн экспертизещей точке, дополнительный реэистивный дели. 1. Патент Великобритании Иф 1289707,тель подключен между полюсом источника пи- кл. Н 03 К 3/281, 1972.тания и общей точкой а его средняя точка 1 Оподключена к истоку полевого транзистора, 2. Гозлинг В. Применение полевых тран 2. Генератор импульсов по п.1, о т л изисторов, М "Энергия", 1970, с.103.ч а ю ш и й с я тем, чтос целью уменьше. Авторское свидетельство СССР Юф 422080,ння влияния затворного тока полевого транзис- кл. Н 03 К 3/28, 08.04.74 (прототип),