Мультивибратор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1474830 04 НОЗКЗ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ КАВ ьсная техника с, 276,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности, в качестве генераторов импульсных сигналов, работающих в автоколебательном или ждущем режиме, Целью изобретения является упрощение устройства при обеспечении его работы, помимо авто- колебательного и ждущего режимов, в режиме ударного возбуждения при возможности управления частотой и длительностью импульсов и согласование с внешней нагрузкой. Мультивибратор выполнен на транзисторах 1,5 и 10, ключах 15 и 17 и двухколлекторном транзисторе 11, Частота генерируемых импульсов регулируется изменением величины напряжения на шине 14 управления. Ударное возбуждение достигается с помощью управляющих импульсов, подаваемых на вход 20 вместо постоянного потенциала, удерживаощего транзистор 10 в состоянии отсечки. 2 ил.17Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности, в качестве генераторов импульсных сигналов, работающих в автоколебатель" ном или ждущем режимах,Цель изобретения - упрощение мультивибратора при обеспечении его работы, помимо автоколебательного и ждущего режимов в режиме ударно-возбуждаемом при возможности управления частотой и длительностью импульсов и уддбства согласования с внешней 15 нагрузкой На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого мультивибратора; на Фиг, 2 - временные диаграммы процессов в различных точках схемы.Мультивибратор содержит первый транзистор 1, база которого соединена спервым резистором 2, эмиттер - 25 с общей шиной 3, а коллектор - с вторым резистором 4 и базой второго транзистора 5, коллектор которого че рез третий резистор 6 - с шиной 7 пи-, 1тания и через конденсатор 8 - с базой 30 транзистора 1, а эмиттер через четветый резистор 9 - с общей шиной 3. Коллектор и эмиттер третьего транзистора 10 соединены соответственно с коллектором и эмиттером.транзистора З 5 1. Четвертый двухколлекторный транзистор 11 базой непосредственно связац с эмиттером транзистора 5, а эмиттером - с шиной 3, 11 ервый диод 12 встречно-параллельно подключен к 40 эмиттерному переходу транзистора 1, а второй диод 13 включен в прямом направлении для полярности питающего напряжения 7 между виной 14 управления частотой автоколебаний и длитель ностью импульсов и коллектором транзистора 5. Второй вывод резистора 2 через первый ключ 15 соединен с шиной 3 и через пятый резистор 16 - с эмиттером транзистора 5, а второй вывод резистора 4 через второй ключ 17 - с шиной 7 и через шестой,резистор 18 - с коллектором транзистора 5 и с первым коллектором транзистора 11, второй коллектор которого открыт и служит выходом 19 мультивибратора. Шина 20 запуска через седьмой резистор 32 связана с базой транзистора 10. Иультивибратор работает следующим образом.Пусть необходимо получить непрерывную последовательность прямоугольных импульсов. Для этого ключи 15 и 17 должны быть переведены в разомкнутое состояние, а на шине 20 должен быть установлен потенциал, достаточный для запирания транзистора 10В связи с прекращением нунтирующего действия ключей 15 и 17 возникают две петли отрицательной обратной связи: через резисторы 4 и 18 для транзистора 5 и через Резисторы 2 и 16 и эмиттерный прямосмещенный переход транзистора 5 для транзистора 1, Общий коэффициент передачи от базы транзистора 1 до коллектора транзистора 5 становится больше единицы с Фазовым сдвигом, 2рад, так что благодаря наличию и схеме конденсатора 8 окажется замкнутой цепь положительной обратной связи и начнется генерация импульсных автоколебаний, На выходной шине 19 появятся непре-. рывно идущие импульсы, причем,их амплитуда и степень насыщения транзистора 11 по второму коллектору будут зависеть от сопротивления внешней коллекторной нагрузки и выбранного для нее номинала питающего напряжения. Следовательно, достигается удобство согласования выхода 1.9 как с цифровыми элементами различных серий, так, например, и с операционными усилителями.Частота генерируемых импульсных автоколебаний в широких пределах может регулироваться изменением величины напряжения на шине 14 управления. Полярность этого напряжения должна совпадать с полярностью питающего шину 7 напряжения. Механизм управления заключается в принудительном прерывании процесса заряда конденсатора 8 посредством отбора тока из цепи положительной обратной связи через открывающий диод 13 в шину 14,Достоинством подобного механизма управления частотой являются простота реализации и практически полная Развязка чувствительной внутренней части удобства, сгруппированной вокруг транзисторов 1-5, с внешним источником, питающим шину 14, Благодаря этому обеспечиваются высокая режимная стабильность мультивибратора и хорошая воспроизводимость регу 1474830лировочной характеристики у различных образцов мультивибратора.Поскольку в процессе генерацииимпульсов заряд конденсатора 8, сопровождающийся ростом абсолютной величины напряжения на коллекторе транзистора 5, сменяется последующим егоразрядом через открытый диод 12 и насыщенные транзисторы 5 и 11, то длязащиты от экстратоков эмигтерногоперехода транзистора 11 последнийтолько для стадии разряда конденсатора 8 охвачен отрицательной обратной связью через его первый коллектор и промежуток коллектор - эмиттертранзистора 5,Особенность предлагаемого мультивибратора состоит в возможности осуществления ударного возбуждения 20импульсных автоколебаний. Это достигается с помощью управляющих импульсов, подаваемых на вход 20 вместо постоянного потенциала, удерживающеготранзистор 10 в состоянии отсечки 25(фиг. 2). В отсутствие управляющихимпульсов автоколебания в схеме невозможны, так как коллектор транзистора 1 закорочен на общую шину 3 малым сопротивлением насыщенного транзистора 10. С появлением среза управляющего импульса транзистора 10 за 1пирается и в схеме восстанавливаетсяположительная. обратная связь. Приэтом временное положение как первого,так и всех последующих генерируемых35импульсов практически неизменно (особенно при ограниченном количестветаких импульсов) относительно срезауправляющего сигнала 20. По окончании последнего импульса 11, на выходе19 сразу исчезают,Кроме того, на режим ударного возбуждения мультивибратора полностьюраспространима электронная перестройка частоты пачки автоколебаний. Каж 45дый раз по достижении потенциалом0 коллектора транзистора 5 уровня11 м+Еочзю где Ед, - падение напряжения на прямосмещенном диоде 13, про-.исходит переход от заряда конденсатора 8 к его разряду, Если продолжительность разряда конденсатора 8 достаточно мала, то зависимость частоты импульсных колебаний от величиныуправляемого напряжения имеет приблзительно гиперболический характер.Глубина электронной перестройки частоты пропорциональна величине питающего напряжения шины 7 и составляет15-30 дБ,Как ждущий мультивибратор предлагаемое устройство функционирует втом случае, если ключи 15 и 17 замкнуты, а на шину 20 поступают запускающие импульсы (Фиг. 2). Перестройка топологии схемы направлена наустранение обеих цепей отрицательнойобратной связи. В итоге транзистор 1запирается, а транзистор 5 вводитсяв насыщение. Короткий запускающий импульс отпирает транзистор 10, который, насыщаясь, выключает транзистор5,Начинается заряд конденсатора 8от источника 7 питания через малоесопротивление замкнутого ключа 17,резистор 18, резистор 2 изамкнутыйключ 15. Уже на старте этого процесса падение напряжения на резисторе2 отпирает транзистор 1 и дальнейшийзаряд конденсатора 8 происходитчерез эмиттерный переход транзистора 1, поддерживаемого в насыщениитоком заряда конденсатора 8. Поэтому транзистор 5, а вместе с ним итранзистор 11 остаются запертыми и 1по окончании входного запускающегоимпульса шины 20. Когда уменьшающийся с течением времени :эк зарядаза вычетом тока, отводимого на шину3 резистором 2, становится меньше некоторой критической величины токабазы, транзистор 1 выходит из насыщения, а затем, при отпирании транзистора 5, быстро выключается. В течение всего этого времени на выходе19 может быть получен прямоугольныйимпульс 11, с крутями фронтом и срезом. На последующей 8 быстро черезоткрытые диод 12 и транзисторы 5и 11 количество 8 быстро восстанавливает свой заряд до исходного уровня.При этом величина экстратока, какотмечалось автоматически ограничивается на безопасном для базы транзистора 11 уровня, ф Длительность выходных импульсов ждущего мультивибратора в широких пределах может перестраиваться управляющим напряжением шины 14, Глубина перестройки достигает 54 дБ и может осуществляться с шины 14 как Фиксированнью или медленно изменяющимся управляющим напряжением, так и импульсами постоянной или переменной амплитуды.Предлагаемый ждущий мультивибратор имеет очень малое время восстановления, не превышающее 10 Х отдлительности выходного импульса(что в 3-5 раз лучше аналогичногопараметра известного), благодаряспециально предусмотренной для этого разрядной цепи, состоящей из диода 12, транзисторов 5 и 11.Пезистор 21 - ограничительныйэлемент базовой цепи транзистора 10,С его помощью задается величина тока входной цепи мультивибратора и,кроме того, обеспечивается ее сопряжение с источником запускающихимпульсов,Ключи 15 и 17 мультивибраторамогут быть выполнены как монтажныеперемычки для решения конкретнойтехнической задачи, Однако предпочтительнее вариант активных ключей15 и 17, допускающий программныйвыбор одного из трех режимов работымультивибратора.Предлагаемый мультивибратор способен работать в трех режимах, легкои в широких пределах перестраивается по частоте и длительности, имеетмалое время восстановления, не чувствителен к влиянию нагрузки, удобно и надежно сопрягается с чнешними цепями, что позволяет использовать его как элемент регулируемойзадержки, перестраиваемый источникавтоколебаний, генератор ударноговозбуждения, частотно-.модулированный автогенератор для систем ФАПЧ,и т,д,Высокая режимная стабильность,функциональная многоплановость, схемотехническая завершенность и малоеколичество схемных элементов делаютцелесообразным изготовление предлагаемого мультивибратора в виде микросхемы. Для этого вполне достаточенсредний уровень биполярной технологии, ориентированный на производствоцифровых интегральных микросхем: нетребуются транзисторы с идентичнымипараметрами и большими коэффициентами усиления, а допуск иэ сопротивления всех резисторов может составлять 303, При этом в 16-выводномкорпусе могут быть размещены два интегральных мультивибратора, суммар"ная рассеиваемая ими мощность не превышает 80 мВт в диапазоне питающихнапряжений. 4-15 В), По сравнению с известным использование предлагаемого мультивибратора дает технико-экономический эфФект,обусловленный значительным расширением функциональных возможностеймультивибратора. Кроме того, существенно упрощается согласование выхода мультивибратора с различнымиэлектронными элементами,10 Формула изобретения 15 2 О 25 ЗО 35 4 О 45 бО бб Мультивибратор, содержащий три транзистора, пять резисторов и конденсатор, база первого транзистора соединена с первым резистором, эмиттер - с общей шиной, коллектор - с вторым резистором и базой второго транзистора, коллектор которого через третий резистор - с шиной питания и через конденсатор - с базой первого транзистора, а эмиттер через четвертый резистор - с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения мультивибратора при обеспечении его работы, помимо автоколебательного и ждущего режимов в режиме ударно-возбуждаемом при возможности управления частотой и длительностью импульсов и удобства согласования с внешней нагрузкой, в него введены четвертый двухколлекторный транзистор, базой непосредственно соединенный с эмиттером второго транзистора, а эмиттером - с общей шиной, шестой и седьмой резисторы, первый диод, подключенный встречно-параллельно к эмиттерному переходу первого транзистора, и второй диод, включенный в прямой проводимости для полярности питающего напряжения между шиной управления частотой и длительностью импульсов и коллектором второго транзистора, первый и второй ключи, при этом второй вывод первого резистора через первый ключ соединен с общей шиной и через пятый резистор - с эмиттером второго транзистора, а второй вывод второго резистора через второй ключ " с шиной питания и через шестой резистор " с коллектором второго транзистора и с первым коллектором четвертого транзистора, второй коллектор открыт и служит выходом мультивибратора, шина запуска через седьмой резистор соединена с базой третьего транзистора, а коллектор и эмиттер первого транзистора./56 ГКНТ СССР сударственно 11303ул. Гагарина, 1 О 1 оизводственно-издательский комбинат фпатент", г. Уз Заказ ВНИИПИ Тираж 880 Подписно омитета по изобретеииям и открытиям Москва, В, Раужкая наб., д. 4/