Мультивибратор

н с,о 1 3 дьсАж Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл. Н 03 К 3/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) мультививытор Изобретение относится к импульс-. ной технике и может быть использовано также в устройствах дискретной автоматики, вычислительной техники и радиолокации.Известен мультивибратор, выполненный на трех последовательно включенных логических элементах И-НЕ со свободным коллектором. В таком мультивибраторе свободный коллектор выходного транзистора третьего логического элемента (вентиля) соединен непосредственно со входом первого вентиля, а времязадающий конденсатор подключен параллельно второму вентилю 1 .Недостатком такого мультивибратора является то, что диапазон генерируемых .частот относительно узок, так как ограничен сверху быстродействием используемых вентилей, а снизу - величиной емкости времязадающего конденсатора, точнее величиной допустимого разрядного тока этого конденсатора, а также крутизной напряжения на конденсаторе в области порога переключения логического элемента.Известен также мультивибратор, ,содержащий Т-триггер, двухвходовый,элемент И-НЕ, п-р-п - транзистор, первую времязадающую РС-цепь, резистивный делитель, выход двухвходо- вого элемента И-НЕ подключен к входу Т-триггера, змиттер и-р-и транзистора подключен к общей шине 2 .Недостатком такого мультивибратора является низкая стабильность,Цель изобретения - расширение 1 О диапазона регулирования частоты иповышение стабильности мультивибратора.Укаэанная цель достигается тем,что в мультивибратор, содержащий 15 Т-триггер, двухвходовый элемент И-НЕ,п-р-п-транзистор, первую времязадающую КС-цепь, резистивный делитель, выход двухвходового И-НЕ подключен к входу Т-триггера, эмиттер и-р-и 20 транзистора подключен к общей шине,введены первый и второй р-и-р-транзисторы, первый и второй диоды, вторая времязадающая ВС-цепь и резистор, причем входы двухвходового элемента 25 И-НЕ объединены и подключены к средчей точке резистивного делителя, включенного между шиной питания и общей шиной, коллекторы первого и второго р-п-р-транзисторов объедине ны, подключены к базе п-р-п-транзистора и через резистор - к общей шине, их базы объединены и подключены к средней точке резистивного делителя и к коллектору п-р-п-транзистора, эмиттер первого р-п-р-транзистора подключен к средней точке первой времязадающей ВС-цепи и через первый диод - к прямому выходу Т-триггера, а эмиттер,второго - к средней точке второй времязадающей ВС-цепи и через второй диод - к инверсному выходу Т-триггера, резисторы время- задающих ЙС-цепей подключены к шине питания, конденсатор первой из них подключен к инверсному выходу Т-триггера, а конденсатор второй - к прямому 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 предложен О ного мультивибратора.Устройство содержит Т-триггер 1, счетный вход которого через инвертор 2 соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, состоя щего из резисторов 3, 4, коллектором п-р-и-транзистора 5 и базами р-и-ртранзисторов 6, 7. Эмиттеры р-п-ртранзисторов б и 7 соединены с выходами времязадающих КС-цепей, каж- ЗО дая из которых состоит из резисторов 8, 9 и конденсаторов 10, 11, подсоединенных к выходам Т-триггера 1. Кроме того, выходы времязадающих КС-цепей через диодные ключи 12, 13 перекрестно также подключены к выходам Т-триггера 1, Резистивный делитель 3, 4 напряжения и времязадающие резисторы 8, 9 подключены к шине источника питания +Еп.Устройство работает следующим 40 образом.При подаче напряжения питания триггер 1 со счетным входом устанавливается в одно из своих устойчивых положений. Времязадающий конденсатор 45 10, подключенный левой обкладкой к единичному выходу упомянутого триггера 1, на котором действует, например, высокий уровень напряжения, начинает заряжаться по цепи: 30 источник питания +Еп, сопротивление в коллекторной цепи закрытого выходного транзистора триггера 1, прямо- смещенный диоц 12 и насыщенный выходной транзистор другого плеча триггера. В этот же момент левая обкладка другого времязадающего конденсатора 11 через насыщенный выходной транзистор триггера 1 подключена к общей шике устройства, а диодный ключ 13 высоким уровнем напряжения, 4 О действующим на его катоде, смещен в обратном направлении, в результате чего конденсатор 11 начинает заряжаться по цепи; источник питания +Еп, времязадающий резистор 9, б 5 насыщенный выходной транзистор триггера 1, ббщая 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 напряжения. Когда экспоненциально нарастающее на конденсаторе 11 напряжение достигнет порогового напряжения срабатывания 0 электронного ключа на двух транзйсторах разного типа проводимости, последний в результате лавинообразного процесса, происходящего в петле, образованной транзисторами 5, 6, насыщается. При этом транзистор 7 остается закрытым за счет примерного равенства в этот момент напряжений на его базе и эмиттере и не оказывает на работу устройства никакого влияния. После быстрого разряда времязадающего конденсатора 11 через низкоомное сопротивление насыщенных транзисторов 5, 6 последние (также в результате лавинообразного процесса) скачкообразно закрываются. Отрицательный импульс, образовавший- . ся на резисторе 4, инвертируется вентилем 2 и перебрасывает триггер 1 в противоположное состояниеВ этом случае происходит быстрый зарядконденсатора 11 по цепи: источник питания +Еп, сопротивление в цепи коллектора закрытого выходного транзистора триггера 1, прямосмещенный диодный ключ 13, насыщенный выходной транзистор противоположного плеча триггера, общая шина устройства. При этом диод 12 смещен в обратном направлении высоким уровнем напряжения, действующего на его катоде. Предварительно заряженный практически до напряжения источника питания конденсатора 10 начинаетперезаряжаться по пепи: насыщенный выходной транзистор триггера 1, общая шина, внутреннее сопротивление источника питания, резистор 9. После достижения экспоненциальным напряжением на конденсаторе 10 порогового уровня Охпроисходит срабатывание электронного ключа, образованного транзисторами 5 и 7, которые в результате лавинообразного процесса насыщаются, а конденсатор 10 разряжается через низкоомное сопротивление насыщенных транзисторов 5, 7. Транзистор б при этом находится в запертом состоянии вследствие примерного равенства потенциалов на его эмиттере и базе и не оказывает на работу устройства никакого влияния. Отрицательный импульс напряжения, действующий на резисторе 4, после инвертирования вентилем 2, переводит триггер 1 в исходное состояние. Далее описанный процесс повторяется.1Расширение пределов регулирования частоты генерируемых импульсовможет быть достаточно точно оценено следующим образом. Полупериод колебаний с известного генератора может быть .выражен как=Ь( 1)ЕАооргде и - постоянная времени времязадающей цепи устройства;Еп- напряжение источника питания;О - напряжение переключения вентиля.Полупериод колебаний с предложенного устройства может быть определен какс:6 п С)- ка,где Ъ - постоянная времени времязадающей цепи предложенногомультивибратора;Е - напряжение на предварительно заряженном времязадающем конденсаторе в ждущемсостоянии;ОЬц, - напряжение срабатываниятранзисторного ключа (компаратора)Расширение пределов регулирования К может быть определено делением (2) на (1): К=ЬЕк Опор 25 30 Из выражения (3) следует, что в случае, если например, Е=Е, ОВр 3,5 Ь, О =,1,5 В, К 5.В предложенном генераторе высокая стабильность частоты повторения импульсов при изменении напряжения источника питания достигается благодаря использованию известных стабили зирующих свойств моста. Термокомпенсация происходит следующим образом; при нормальной температуре баланс моста, образованного в момент пере- заряда одной из времязадающих ВС-цепей и резистивным делителем напряжения, пРоисходит в момент времени соответствующий пересечению установленного уровня ОВсрабатывания компаратора, выполненйого на тран-. 50 зисторах разного типа проводимости, :с, экспонентой, действующей на переэаряжающемся времязадающем конденсаторе. При повышении температуры с одной стороны увеличивается падение напряжения на резисторе 3 за счет возрастания токов 1 ко, 1 бо, а также коэффициента усиления, тока закрытого транзистора 5, что приводит к понижению установленного уровня ОВ 1, С другой стороны, рост 1 эо, 60 а слеловательно, члена 1 эо йЯ(1 эо к 9) и постоянной времени соответствующей времязадающей ВС-цепи, приводит к уменьшении крутизны экспоненты перезаряда времязадающего конден- б 5 сатора при положительных температурных коэффициентах сопротивления (ТКС) и емкости (ТКЕ). В результате пересечение экспоненты и уровня ОдолжВбы но в идеальном случае произойти в тот же момент времени с, . Это позволяет получить высокую стабильность частоты при изменении температуры окружающей среды. Однако в реальных схемах пересечение происходит не в точке С, а в ее окрестности, что объясняется разбросом параметров злеементов схемы. В предложенном мульти-. вибраторе с целью уменьшения влияния на величину установленного уровня срабатывания ОВустройства разброса параметров р-и-р-транзисторов применен интегральный прерыватель,параметры транзисторов которого практически идентичны в силу того, что в процессе изготовления интегральной схемы все ее компоненты формируются на общем кристалле. Таким образом, без применения каких-либоспециальных мер термокомпенсации схема обеспечивает высокую стабильность частоты (0,10,3 на частоте10 Гц при изменении температуры окружающей среды от -20 до +50 ОС). Предложенное устройство характеризуется также высокой стабильностью длительности импульсов на выходах устройства 2, 3, что достигается благодаря тому, что с ростом температуры уменьшается сопротивление насыщенных транзисторов компаратора, а емкость увеличивается при псложительиом ТКЕ. В результате постоянная времени времязадающих конденсаторов изменяется незначительно. Одновременно уменьшаются О и 1 ф, компаратора с одним и тем же температурным коэффициентом, в результате длительность импульса, образованного в момент разряда времязадающего конденсатора, меняется незначительно. Таким образом, предложенное решение позволяет не менее чем в 5 разрасширить пределы регулирования частоты следования импульсов и болеечем на порядок повысить стабильностьчастоты генерируемых импульсов. Кроме того, мультивибратор отличаетсяповышенным коэффициентом использования напряжения источника питания,а также расширенными функциональными возможностями за счет возможности использования двух противофазныхимпульсов "конец длительности импульса" и "конец длительности паузы(периода)", а также за счет возмо,кности, в случае необходимости, работы устройства в режиме преобразования "напряжение - частота", для чего необходимо отсоединить резистор3 от источника питания +Еп и подсоединить его к источнику преобразуемого напряжения,Зака 5 Тираж 9 осударств ам иэобре Москва, Ж Подписноеа СССРийнаб., д, 4/5 нного комит еннй и откр 35, Раушска илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Мультивибратор содержащий Т- .триггер, двухвходовый элемент И-НЕ, п-р-п-транзистор, первую времязадающую ЙС-цепь, резистивный делитель, выход двухвходового элемента И-НЕ подключен к входу Т-триггера, эмиттер и-р-и транзистора подключен к общей шине, о т и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты и повыаения стабильности, в него введены первый и второй р-п-р-транзисторы, первый и второй диоды, вторая время- задающая кС-цепьи резистор, причем, входы двухвходового элемента И-НЕ объединены и подключены к средней точке резистивного делителя, включенного между шиной питания и обшей шиной, коллекторы первого и второго р-п-р-транзисторов объединены, подключены к базе и-р-и-транзистора и через резистор - к общей шине, их базы объединены и подключены к средней точке" реэистивного делителя и к коллектору п-р-п-транзистора, эмиттер первого и-р-и-транзистора подключен к средней точке первой времязадающей ВС-цепи, и через первый диод - к прямому выходу Т-триггера, аэмиттер второго - к средней точкевторой времяэадающей кС-цепи и черезвторой диод - к инверсному выходуТ-триггера, резисторы времяэадающихВС-цепей подключены к шине питания,конденсатор первой иэ них подключенк инверсному выходу Т-триггера, аконденсатор второй - к прямому выхо ду Т-триггера.2. Мультивибратор по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве Т-триггера использован 0-триггер, выполненный на элементах ТТЛ.1 3. Мультивибратор по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве р-п-р-транзисторов использован интегральный прерыватель. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Приборы и техника эксперимента, 1973, Р 4, с. 14, рис. 23, б.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2562397/18-21,кл. Н 03 К 3/28, 3.01.78 (прототип).