Многофазный мультивибратор

(51) М, Кл,з Н 03 К 3/284 Государственный комитет ссса по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 22.12.80(54) МНОГОФАЗНЬ)И МУЛЬТИВИБРАТОР е г- т Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники.Известен мультивибратор на потенциальных логических элементах на основе ЙЯ-триггеров, содержащий два триггера, выполненные на логических элементах И - НЕ, времязадающий конденсатор, два диода, катоды которых соединены с выходами первого триггера, при этом выходы второго триггера подсоединены к соответствующим входам первого 11.Известное устройство обладает недостаточной стабильностью длительности формируемых импульсов, невозможностью получения электронной регулировки числа фаз генерируемых импульсов.Известен многофазный формирователь импульсов, состоящий из 1 х 1 последовательно соединенных формирователей, каждый из которых содержит логический элемент И - НЕ, инвертор, диод и времязадающий конденсатор, причем выход каждого предыдущего логического элемента И - НЕ соединен с первым входом последующего, выход каждого последующего логического элемента И - НЕ - со вторым входом предыдущего, вход и выход каждого инвертора соединен через соответствующий времязадающий конденсатор, первый вход логического элемента И - НЕ через последовательно соединенные диод и инвертор соелинен с третьим входом того же логического элемента 12.5нНедостатком этого устроиства являетсяневозможность получения автоколебательного режима и электронной регулировки числа фаз.Цель изобретения - получение автоко 1 о лебательного режима, электронной регулировки числа фаз генерируемых импульсов.Цель достигается тем, что в многофазный мультивибратор, содержащий 1 х 1 после довательно соединенных формирователей,первый из которых содержит трехвхоло 1 ийлогический элемент И - НЕ, инвертор. вы ход которого соединен с третьим вхолом трехвходового логического элемента И - НЕ, и времязадающий конденсатор, включенный параллельно инвертору, а начиная со второго формирователя и кончая 1 х)-1-ым формирователем, каждый из них содержит четырехвходовый логический элемент И - НЕ, инвертор, диод и времязадающий конденсатор, а Х-ый формирователь содержит четы7883504тор 20, двухвходовые логические элементыИ - НЕ 21 - 24,о юю н зо 3 45 0 5 3рехвходовый логический элемент И - НЕ диод, катодом подключенный к первому вхо ду четырехвходового логического элемента И - НЕ, и времязадающий конденсатор, включенный между анодом диода и третьим входом четырехвходового логического элемента И - НЕ, причем трехвходовый логический элемент И - НЕ первого формирователя и каждый предыдущий четырехвходовый логический элемент И - НЕ каждого из последующих формирователей с каждым последующим четырехвходовым логическим элементом И - НЕ образуют триггер ные структуры, первый вход каждого из четырехвходовых логических элементов И - НЕ, начиная со второго и кончая Х-ым, через последовательно соединенные диод и инвертор соединен с третьим входом того же элемента, к каждому инвертору подключен параллельно соответствующий времязадающий кон денс атор, каждый из диодов упомянутых формирователей подключен катодом к первому входу соответствующих четырехвходовых логических элементов И - НЕ, введены дополнительный двухвходовый логический элемент И - НЕ, первый вход которого подключен к точке соединения диода и время- задающего конденсатора Х-го формирователя, второй вход - к клемме источника запускающих импульсов, а выход к третьему входу М-го четырехвходового логического элемента И - НЕ, дополнительные диоды, дополнительный инвертор, дополнительные логические элементы И - НЕ, выходы которых соединены в первом формирователе с первым входом трехвходового логического элемента И - НЕ и с четвертыми входами четырехвходовых логических элементов И - НЕ остальных формирователей и с катодами соответствующих дополнительных диодов, аноды которых подключены ко входам соответствующих инверторов М-ых формирователей и к первому входу дополнительного двухвходового логического элемента Х-го формирователя, выход трехвходового логического элемента И - НЕ соединен со вторым входом И-го четырехвходового логического элемента И - НЕ, выход которого и первый вход Х-го дополнительного двухвходового логического элемента И - НЕ через дополнительный инвертор соединен с первыми входами М-ых дополнительных двухвходовых логических элементов И-НЕ, вторые входы дополнительных логических элементов И - НЕ соединены с клеммами источников управляющих напряжений. На фиг. 1 представлена принципиальная схема многофазного мультивибратора; на фиг. 2 - диаграммы напряжений в различных точках схемы. Многофазный мультивибратор содержит логические элементы И - НЕ 1 - 4, инверторы 5 - 7, двухвходовый логический элемент 8, конденсаторы 9 - 12, диоды 13 - 19, инверЛогические элементы И - НЕ 1 - 4 включены последовательно с образованием триггерных структур между соседними элементами, т. е. элементы 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 соединены перекрестно (выход предыдущего элемента соединен со входом последующего, а выход последующего со входом предыдущего).Выходы инверторов 5 - 7 И - НЕ и двухвходового логического элемента 8 соедине-. ны с третьими входами логических элементов И - НЕ 1 - 4, Между выходом и входом каждого из инверторов 5 - 7 И - НЕ и двухвходового логического элемента включены времязадающие конденсаторы 9 - 12.Входы инверторов 6 - 7 и двухвходового логического элемента 8 через диоды 13 - 15 соединены с выходами четырехвходсвых логических элементов И - НЕ 1 - 3, а выход четы рехвходового логического элемента И - НЕ 4 соединен через инвертор 20 с первыми входами двухвходовых логических элементов И - НЕ 21 - 23 и непосредственно с первым входом двухвходового логического элемента И - НЕ 24.Выход логического элемента И - НЕ 1 подключен ко второму входу четырехвходового логического элемента И - НЕ 4. Вторые входы двухвходовых логических элементов И - НЕ 21 - 24 соединены с клеммами 25 - 29 источников управляющих напряжений, а выходы в первом формирователе - с первым входом логического элемента И - НЕ 1 и с четвертыми входами четырехвходовых логических элементов И - НЕ 2 - 4 и через диоды 16 - 19 со входами логических элементов 5 - 8, причем диоды 16 - 19 анодами подключены ко входам логических элементов 5 - 8. Второй вход логического элемента И - НЕ 8 соединен с входной клеммой 28, на который подается импульс запуска. Многофазный мультивибратор работает следующим образом.В исходном состоянии на клеммах 26 - 29 - уровень логического О, а на клемме 25 - уровень логической 1, При этом мультивибратор принимает исходное состояние, при котором на выходе логического элемента И - НЕ 4 устанавливается уровень логического О (фиг. 2 ж, момент 1 О ), а на выходе инвертора 20 - уровень логической 1.Поскольку на входах логического элемента И - НЕ 21 уровень логической 1, на его выходе устанавливается уровень логического О, вследствие чего диод 16 открыт и конденсатор 9 заряжен до уровня логической 1 (фиг. 2 б, момент 1 ) через выходную цепь инвертора 5 И - НЕ,диод 16, выходную цепь логического элемента И - НЕ 21.На выходе логического элемента И - НЕ 1 устанавливается уровень логической 1 (фиг. 2 в, момент 1 о), так как на его первом входе - уровень логического О с выхода логического элемента И - НЕ 21. Вследствие наличия уровня логической 1 на выходе элемента И - НЕ 2 диод 13 закрыт, а диод 17 закрыт уровнем логической 1 с выхода логического элемента И - НЕ 2, на одном входе которого уровень логического О, на другом - уровень логической 1. При этом даже, если конденсатор 10 был заряжен, то с течением времени он разрядился через выходную цепь инвертора 6, вследствие чего на выходе инвертора 2 устанавливается уровень логической 1 (на фиг. 2 д, момент 1 о).Аналогичным образом устанавливается уровень логической 1 на выходе логического элемента И - НЕ 3 (фиг. 2 е, момент 1 р).Поскольку на клемме 29 установлен уровень логического 0, то на выходе логического элемента 8 И - НЕ и следовательно на третьем входе логического элемента И - НЕ 4 - уровень логической 1, на выходе логического элемента И - НЕ 24 устанавливается уровень логической 1, так как на его входах уровень логического 0.Напряжение на конденсаторе 12 равно нулю, поскольку диоды 15 и 19 заперты, а на выходе логического элемента И - НЕ 4 высокий потенциал. Поскольку на выходах логических элементов И - НЕ 1 и 3 уровень логической 1, то на первом и втором входах логического элемента И - НЕ 4 также уровень логической 1.Таким образом, на выходе логического элемента И - НЕ 4 подтверждается уровень логического 0. Указанное состояние является устойчивым. При подаче на клемму 29 импульса уровня логической 1 (фиг, 2 а, момент (, ) на выходе двухвходового логического элемента 8 устанавливается уровень логического 0. Вследствие этого скачкообразно переключается триггер на я структура, образованная логическими элементами И - НЕ 1, 4 (фиг. 2 ж, момент 1 ), при этом на выходе инвертора 20 устанавливается уровень логического 0, которым запирается логический элемент И - НЕ 21.Вследствие переключения триггерной структуры, образованной логическими элементами И - НЕ 1, 4, на выходе логического элемента И - НЕ 1 устанавливается уровень логического 0 и формируется передний фронт выходного импульса первой фазы мультивибратора (фиг. 2 в, момент 11 ). Конденсатор 9 при этом разряжается через входную и выходную цепи инвертора 5, которой оказывается охваченным глубокой отрицательной обратной связью через конденсатор 9, вследствие чего по линейному закону убывает напряжение на выходе инвертора 5 (фиг, 2 б, интервал 1 - (а). В этот же ин 2 О и Зф 55 40 45 5 О 55 тервал времени конденсатор 10 заряжается до уровня логической 1 через выходную цепь инвертора 6, диод 17, выходную цепь логического элемента И - НЕ 22,Уровень логического 0 на выходе логического элемента И - НЕсохраняется до тех пор, пока напряжение на выходе инвертора 5 в результате разряда конденсатора 9 не уменьшится до напряжения запирания логического элемента И - НЕ . Как только логический элемент И - НЕ 1 начнет запираться, замыкается положительная обратная связь с его выхода на вход логического элемента И - НЕ 2, в результате чего на выходе логического элемента И - НЕ 2 скачком устанавливается уровень логического 0 (фиг. 2 д, момент . Этим заканчивается формирование выходного импульса первой фазы мультивибратора. После установления на выходе логического элемента И - НЕ 1 уровня логической 1 запирается диод 13, открывается инвертор 6, после чего начинается разряд время- задающего конденсатора 10, на пряжение на выходе инвертора 6 за счет действия отрицательной обратной связи через конденсатор 10 убывает по линейному закону (фиг. 2 г, интервал 1 - 15). Когда напряжение на выходе логического элемента 6 И - НЕ уменьшится до напряжения запирания логического элемента И - НЕ 2, напряжение на его выходе начнет возрастать (фиг. 2 д, момент 1;), что приводит к понижению потенциала на выходе логического элемента И - НЕ 3, что в свою очередь приводит к скачкообразному переключению триггерной структуры, образованной логическими элементами И - НЕ 2, 3. Этим заканчивается формирование выходного импульса второй фазы мультивибратора (импульса уровня логического О на выходе логического элемента И - НЕ 2) .Аналогично формируются выходные импульсы остальных фаз мультивибратора.Таким образом, при уровне логической 1 на клемме 29 на выходах логических элементов И - НЕ 1 - 4 поочередно формируются импульсы уровня логического 0, причем после окончания импульса на выходе логического элемента И - НЕ 4 начинает формироваться импульс на выходе логического элемента И - НЕ 1.Длительность импульса каждой из фаз мульти вибратор а определяется величиной времязадающих конденсаторов 9 - 12 соответствующих фаз.При подаче на клемму 29 синхронизирую- щего импульса логического 0 длительностью большой суммарной длительности импульсов, формируемых на всех выходах мультивибратора, мультивибратор принимает исходное состояние (фиг. 2, момент 15 ) .Путем установки потенциала уровня логической 1 на одной из клемм 25 - 28 ре4 О 45 гулируется число выходных фаз мультивибратор. Так, например, при уровне логической 1 на клемме 27 и уровне логического О на клеммах 25, 26, 28 логические элементы И - НЕ 21, 22, 24 оказываются запертыми. При этом выходные импульсы формируются только на выходах логических элементов И - НЕ 3, 4.При установке потенциалов уровня логического О на клеммах 25 - 27 и уровня логической 1 на клеммах 28, 29 многофазный мультивибратор работает как формирователь импульсов. При этом в исходном состоянии на выходах логических элементов И - НЕ 1 - 4 уровень логической 1, на выходе логического элемента И - НЕ 24 уровень логического О. Конденсатор 12 заряжен через выходную цепь двухвходового логического элемента 8, диод 19, выходную цепь логического элемента И - НЕ 24 до уровня логической 1. При подаче на клемму 28 импульса логического О на выходе логического элемента И - НЕ 24 устанавливается уровень логической 1, что приводит к скачкообразному переключению триггерной структуры,образованной логическими элементамиИ - НЕ 4, 24, при этом на выходе логического элемента И - НЕ 4 устанавливаетсяуровень логического О и формируется передний фронт выходного импульса. Конденсатор 12 разряжается через входную и выходную цепи двухвходового логического элемента 8. Уровень логического О сохраняется на выходе логического элемента И - НЕ4 до тех пор, пока напряжение на выходедвухвходового логического элемента 8 в результате разряда конденсатора 12 не уменьшится до напряжения запирания логического элемента И - НЕ 4, что приводит к скачкообразному переключению три ггернойструктуры, состоящей из логических элементов И - НЕ 4, 24. Этим заканчивается формирование выходного импульса,При выполнении предлагаемого мультивибратора на потенциальных логическихэлементах 133-й серии длительность генерируемых импульсов каждой из фаз при времязадающем конденсаторе С = 110 пф составляет 6 мкс.Изменение напряжения питания логических элементов на + 10% приводит к изменению длительности генерируемых импульсов лишь на 1 "/оПредлагаемый многофазный мультивибратор позволяет осуществить регулировкучисла фаз генерируемых импульсов и вследствие этого позволяст регулировать частоту следования выходных импульсов мультивибратора путем изменения потенциалов наклеммах 25 - 28.Предлагаемый многофазный мультивибратор может быть легко реализован в видеединой интеграл, й микросхемы,5 1 О 2 О 25 эо З 5 Многофазный мультивибратор, содержащий М последовательно соединенных формирователей, первый из которых содержит трех в ходовый логический элемент И - НЕ, инвертор, выход которого соединен с третьим входом трехвходового логического элемента И - НЕ, и времязадаюший конденсатор, включенный параллельно инвертору, а начиная со второго формирователя и кончая 1 Ч-ым формирователем, каждый из них содержит четырехвходовый логический элемент И - НЕ, инвертор, диод и времязадаюший конденсатор, а М-ый формирователь содержит четырехвходовый логический элемент И - НЕ, диод, катодом подключенный к первому входу четырехвходового логического элемента И - НЕ, и времязадающий конденсатор, включенный между анодом диода и третьим входом четырехвходового логического элемента И - НЕ, причем трехвходовый логический элемент И - НЕ первого формирователя и каждый предыдущий четырехвходовый логический элемент И - НЕ каждого из последующих формирователей с каждым последующим четырехвходовым логическим элементом И - НЕ образуют триггерные структуры, первый вход каждого из четырехвходовых логических элементов И - НЕ, начиная со второго и кончая М-ым, через последовательно соединенные диод и инвертор соединен с третьим входом того же элемента, к каждому инвертору подключен параллельно соответствующий времязадающий конденсатор, каждый из диодов упомянутых формирователей подключен катодом к первому входу соответствующих четырехвходовых логических элементов И - НЕ, отличающийся тем, что, с целью получения автоколебательного режима, электронной регулировки числа фаз генерируемых импульсов, в него введены дополнительный двух входов ый логический элемент И - НЕ, первый вход которого подключен к точке соединения и времязадаюшего конденсатора М-го формирователя, второй вход - к клемме источника запускающих импульсов, а выход - к третьему входу Х-го четырехвходового логического элемента И - НЕ, дополнительные диоды, дополнительный инвертор, дополнительные логические элементы И - НЕ, выходы которых соединены в первом формирователе с первым входом трехвходового логического элемента И - НЕ и с четвертыми входами четы рехвходовых логических элементов И - НЕ остальных формирователей и с катодами соответствующих дополнительных диодов, аноды которых подключены ко входам соответствующих инверторов М-ых формирователей и к первому входу дополнительного двухвходового логического элемента 1 М-го формирователя, выход трехвходового логического элемента788350 10 обГО Фиг Составитель И. РадькоТехред А. Бойкас Корректор С. Щома Тираж 995 Подписное Редактор Н. КешеляЗаказ 8376/68 ного комитета СССР ений и открытийРаушская наб., д. 4/5 Ужгород, ул. Проектная,ИИЛИ Госуд по делам 5, Москва,ППП Патен Н арствен зо брет Ж - 35,1130илиал И - НЕ соединен со вторым входом Я-го четырехвходового логического элемента И - НЕ, выход которого и первый вход М-го дополнительного двухвходового логического элемента И - НЕ через дополнительный инвертор соединен с первыми входами Х-ых дополнительных двухвходовых логических элементов И - НЕ, вторые входы дополнительных логических элементов И - НЕ соединены с клеммами источников управляющих напряжений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР473282, кл. Н 03 К 3/28, 22.06.73.2. Авторское свидетельство СССР позаявке2468378, кл, Н 03 К 3/28, 1977,