Мультивибратор

0 П И С АН И-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Згявлеио 240174 (21) 1990183 Г 18-21с присоединением заявки МВ(23) ПриоритетОпубликовано 230980. Бюллетень М 9 35Дата опубликования описания 230980 Н 03 К 3/283 Государственный комнтет СССР но делам нзооретеннй н открытий,54) МУЛЬТИВИБРАТОР Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовачо в качестве простого и высокостабильного генератора непрерывных прямоугольных импульсов напряжения или временного коммутатора тока с регулируемой частотой коммутации в широком диапазоне инфранизких частот с постоянной или изменяемой скважностью и известным порядком переключений при возбуждении.Известен мултивибратор на и-р-и транзисторе и полевом транзисторе 1. Однако он обладает недостаточно высокой термостабильностью. 15Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является мультивибратор, содержащий полевой транзистор и биполярный транзистор 2,Однако этот мультивибратор обЛада. 20 ет недостаточной термостабильностью длительности отрицательных выходных импульсов (относительно заземленного положительного проводника питания) на инфранизких частотах.Целью изобретения является повышение термостабильности работы мультивибратора.Это достигается тем, что в мультивибраторе, содержащий и-р-и тран зистор, включенный по схеме с общими эмиттером, в коллекторе которого включены два последовательно соединенные резистора, а база соединена со стоком полевого транзистора, а затвор полевого транзистора подключен к коллектору и-р-и транзистора через времяэадающий конденсатор, третий резистор источник питания, дополнительно введены истоковый вывод полевого транзис.тора подключен к общей точке соединения первого и второго резисторов в коллекторной цепи и-р-и транзистора, а между источником питания и затвором полевого транзистора включен резистор,,ю аНа фиг. 1 представлена электрическая схема мультивибратора; на фиг. 2- временные диаграммы напряжений, действующих относительно положительной цепи питания и на управляющем р-и переходе полевого транзистора.Мультивибратор содержит полевой транзистор 1, времязадающий конденсатор 2 и резистор 3 образуют инерционное звено, резисторы 4 и 5, и-р-и транзистор 6. На фиг. 1 также показаны резистор 7 нагрузки и клеммы 8,9 и источника питания (источник питания не показан).Работает мультивибратор следующим образом.Возбуждение мультивибратора происхо дит при подключении к нему питания в мягком режиме синфазным открыванием обоих транзисторов и установлением максимального уровня отрицательного выходного напряжения на коллектоРе п-р-п транзистора б относительно поло- кительного проводника. С момента подключения питания, из-за отсутствия начального запирающего напряжения на затворе, полевой транзистор 1 открывается до состояния насыщения и включает и-р-и транзистор б. Напряжение на резисторе 7 достигает почти до напряжения источника питания, так как 15 .ток через полевой транзистор 1 обеспечивает достаточно высокую степень насыщения и-р-и транзисторов б. Коллекторный ток последнего на общем резисторе 4 совместно с истоковым то О ком полевого транзистора 1 на его затворе Формирует напряжение положительного запирающего смещения Осд (Фиг. 2 б), Одновременно с приоткрыванием и-р-и транзистора б начинается заряд конденсатора 2, ток заряда конг денсатора 2 на резисторе 3 создает управляющее напряжение О (фиг,2 а), Оно к р-и перходу полевогс транзистора приложено в прямом направлении, действует встречно напряжению обратно- ЗО го смещения, следовательно дает положительную обратную связь. В начальный период уровень действующего напряжения О (фиг. 2, в) на управляющем переходе полевого транзистора, равный З 5 сумме напряжений обратных связей, меньше уровня напряжения отсечки его канала (фиг. 2,в) О .Поэтому полевой транзистор 1 продолжает оставаться открытым, обеспечивая достаточно высокую 40 степень насыщения тока базы п-р-п транзистора 6.По мере заряда конденсатора 2 управляющее напряжение падает и результирующее напряжение начинает прикрывать полевой транзистор 1. При этом вначале коллекторный ток и-р-и транзистора б продолжает оставаться практически постоянным,а уменьшается только степень его насыщения.В некоторый момент й,(фиг. 2 а) и-р-и транзистор б входит в режим активной области и коллекторный ток начинает уменьшаться, Величина выходного напряжения также начинает уменьшаться.Такое изменение выходного напряжения ускоряет процесс убывания зарядного тока конденсатора 2 (внутреннее сопротивление и-р-и транзистора б растет) и соответствующего прикрывания канала полевого транзистора 1, что вызывает регенерационный процесс эапира-ф 0 ния транзисторов. Полевой транзистор 1 закрывается в момент 2(фиг. 2 в), ,когда действующее напряжение на его управляющем переходе увеличится до на. пряжения отсечки. Спад коллекторного 65 тока и-р-и транзистора б происходит с небольшим отставанием от тока поле" вого транзистора 1, что вызвано рассад сыванием остаточного заряда в базе первого. Поэтому в момент запирания полевого транзистора 1 обратное смещен ние на его затворе Формируется остаточным током п-р-и транзистора б на общем резисторе. При спаде коллектор- ного тока напряжение запирающего смещения быстро убывает сз(фиг. 2 г), о при этом напряжение энергии, накоп енной на времяэадающем конденсатореначинает действовать на управляющий переход полевого транзистора 1. Полярность этого напряжения на него оказывает запирающее действие. Разряд конденсатора 2 начинается еще при спаде коллекторного тока и-р-п транзистора б, когда величина выходного напряжения становится меньше напряжения на его обкладках с, (фиг. 2,б). Разряд конденсатора 2 происходит по цепи резисторов 3,4,5 и 7, постоянную разряда которых в основном определяет резистор 3 с относительно более высоким сопротивлением,чем у всей остальной цепи. Запирающее транзистор напряжение Оэ(фиг. 2,в) формируется на резисторах 3 и 4. При его уменьшении, в процессе разряда конденсатора 2, до величины напряжения отсечки в момент с (фиг. 2 б) в канале транзистора 1 появляется ток, который в цепи стока приоткрывает и-р-п транзистор 6, а в цепи истока - на резисторе 4, образует обратное смещение на затвор, Затем рост напряжения обратного смещения ускоряется появившимся через малое время диффузии заряда в базе и-р-итранзистора б коллекторным током черезрезистор 5, Эта обратная отрицательная связь стремится приостановить дальнейшее приоткрывание полевого транзистора 1, но при этом одновременно начинает расти величина выходного напряжения, что уменьшает скорость разряда конденсатора 2, следовательно - и запирающее напряжение. При возрастании величины выходного напряжения до уровня напряжения на обкладках конденсатора 2 разряд его прекращается момент (фиг. 2 в), запирающее напряжение падает. Затем,по мере дальнейшего открывания и-р-и транзистора б, начинается заряд конденсатора 2, При этом падение напряжения на резисторе 3 меняет полярность и более интенсивно открывает канал пЬлевого транзистора 1,вследствие чего и-р-итранзистор б ускоренно открывается до заданного режима насыщения. Выходной сигнал достигает своего максимального значения. Дальнейшие процессы повторяются по описанному циклу,.но с темотличием,что длительность остальныхимпульсов иэ-эа неполного разряда конденсатора 2 будет немного меньше, чему первого импульса.Термостабильность предлагаемого устройства по сравнению с известным существенно более высокая. Она достигнута параметрическим компенсированием температурного дрейфа напряжений внутренних связей, осуществляющих опрокидывания мультивибратора. Дрейф длитель ности отрицательных выходных импульсов в основном зависит от температурного изменения параметров инерционного эве на, напряжения отсечки канала полевого транзистора 1 и температурного дрейФа коллекторного тока и-р-и транзистора 6. С увеличением температуры происходят следующие явления : а) при положительном ТКЕ времязадающего конденсатора 2 во время его заряда управляю щее напряжение, создаваемое на резисторе 3 в каждый момент времени будет больше, чем при номинальной температуе, б) у полевого транзистора 1 круизна переходной характеристики умень О шается, что в цепи истока ведет к уменьшению напряжения обратного смещения, а в цепи стока к уменьшению степени насыщения тока базы п-р-п транзистора 6, в) у п-р-и транзистора 6 с ростом температуры напряжение насыщения базы уменьшается, а коэффициент усиления его тока увеличивается, поэтому происходит небольшое положительное приращение коллекторного тока и компенсация уменьшения падения напряжезо ния на резисторе 4. Такое взаимодействие происходит при .уменьшении стокового тока полевого транзистора 1 до области термостабильного режима, а при, дальнейшем прикрывании его канала 35 температурный дрейф истокового тока меняет знак и тепловые факторы в обоих транзисторах приводят к положительному приращению напряжения обратного смещения. Так как обратное смещение 4 О и управляющее напряжение к переходу исток-затвор полевого транзистора 1 включены встречно, то подобрав определенный температурный градиент изменения их и обеспечив превышение дрейфа Онад Ои р можно парировать положи тельный дрейф напряжения отсечки О и, таким образом, добиться высокойтермостабильности выходного импульса.Дрейф длительности пауз в основном определяется температурным изменением параметров инерционного звена, напряжения отсечки полевого транзистора 1 и обратного тока коллектора и-р-и транзистора 6. При увеличении температуры рост обратного тока коллектора на общем резисторе 4 вызывает повышение падения напряжения, совпадающего в контуре управления полевым транзистором 1, по знаку, с падением напряжения от разрядного тока конденсатора 2 0 на резисторах 3 и 4. В свою очередь относительное увеличение разрядного тока, из-эа повышения емкости конденсатора 2, вызывает рост падения напряжения на этих резисторах.Следователь но, происходит суммарное температурное приращение запирающего напряжения которое в контуре управления компенсируется ростом напряжения отсечки самого транзистора, в результате чего дрейФ времени закрытого состояния транзисторов также уменьшается.Таким образом, в мультивибраторе с конденсатором, имеющем положительный ТКЕ, температурный дрейф длительности импульсов и пауз между ними,следовательно и частоты выходного сигнала может быть сведен к минимуму,Причем, в свою очередь, высокая термостабильность позволяет расширить диапазон инфранизких .частот путем применения электролитических конденсаторов большой емкости и увеличения сопротивления резистора 3 до несколькихсотен Мом (с полевым МПД транзистором).Кроме того в данном мультивибраторе,в отличие от известного мультивибратора, процессы переключения происходят при заряде или самопроизвольном разряде времязадающего конденсатора, а не при переэаряде его внешним источником. Как известно, при перезаряде встречным напряжением изменение разности потенциалов на обкладках конденсатора до нулевого напряжения про-,исходит быстрее. Эта особенность обеопечивает формирование в предлагаемом мультивибраторе более длительной паузы между отрицательными выходными импульсами при равных параметрах инерционного звена в обоих генераторах.Кроме того, в данном мультивибраторе изменение параметров инерционного звена позволяет регулировать часготу следования импульсов не изменяя их скважности, изменением сопротивлеЯий резисторов 4 и 5 регулируется как частота, так и скважность импульсов, Требуемые их значения, при заданной величине сопротивления нагрузки, могут Ъыть установлены комбинированным подбором параметров перечисленных элементов.Формула изобретения.Иультивибратор, содержащий и-р-и транзистор, включенный по схеме с общим змиттером, в коллекторе которого включены два последовательно соединенные резистора а база соединена с стоком полевого транзистора, и затвор полевого транзистора подключен к коллектору и-р-и транзистора через времяэадающий конденсатор, третий резистор, источник питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения термостабильности работы, истоковый вывод полевого транзистора подключен к общей точке соединения резисторов в коллекторной цепи п-р-о транзистора, а меяду источником пита765989 Составитель Е.Мооолкоедактор И.Бахметьева Техред А.Щепанская . орректор М.Демч 526/52 Тираж 995 НИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб.е вшодписно За лиал ППП "Патент", г,ужгород, ул,Проектна ния и затвором полевого транзисторавключен резистор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе