Автоколебательный мультивибратор

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, а также перспективно для использования в сверхбольших интегральных схемах в качестве генератора тактовых импульсов. Цель изобретения - уменьшение потребляемой энергии и расширение функциональных возможностей . Достигается за счет осуществления расш,епления выходных напряжений. Для этого в автоколебательный мультивибратор , содержащий два инвертора , дополнительно введены два биполярных транзистора 4 и 4-2 и 8| и 82 соответственно. Дополнительно введенные транзисторы имеют тот же тип проводимости, что и транзисторы инверторов. Предложенный мультивибратор может быть изготовлен методом нланарной технологии или тонкопленочной полупроводниковой технологии. 1 ил. CD o 01

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1319251

А1 (51)4 НОЗК3 282

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4006089/24-21 (22) 13.0! .86 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (75) А. Л. Якимаха (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 554612, кл. Н 03 К 3/281, 1977.

Патент США № 3568091, кл. 331/113, 1971. (54) АВТОКОЛ ЕБАТЕЛ ЪНЫ Й МУЛ ЪТИВИБРАТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, а также перспективно для использования в сверхбольших интегральных схем 3х в к»честве генератора тактовых импульсов. 11сль изобретения — уменьшение потреб. немой энергии и расширение функциональных возможностей. Достигается за счет осуществления расщепления выходных напряжений.

Для этого в автоколебательный мультивибратор, содержащий два инвертора, дополнительно введены два биполярных транзистора 41 и 4 и 81 и 82 соответственно. (ополнительно введенные транзисторы имеют тот же тип проводимости, что и транзисторы инверторов. Предложенный мультивибратор может быть изготовлен методом планарной технологии или тонкопленочной полупроводниковой технологии. 1 ил.

1319251

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, а также перспективно для использования в сверхбольших интегральных схемах в качестве генератора тактовых импульсов.

Цель изобретения — уменьшение потребляемой энергии и расширение функциональных возможностей за счет осуществления расщепления выхолных напряжений.

Введение в автоколебательный мультивибратор, содержащий два инвертора, двух дополнительных биполярных транзисторов в каждый инвертор обеспечивает использование микрорежима биполярных транзисторов.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема мультивибратора.

Автоколебательный мультивибратор содержит первый и второй инверторы на первых транзисторах li и 1 одного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с общей шиной 2 питания, коллекторы подключены к дополнительным выходам 3i и 3 инверторов, а базы соединены с эмиттерами первых дополнительных транзисторов 4, и

4г того же типа проводимости, коллекторы которых соединены с основными выходами

5 и 5 инверторов, а базы являются основными входами 6i и 6 инверторов, а также вторые транзисторы 7i и 7 противоположного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с шиной питания, коллекторы подключены к основным выходам 5, и 5г инверторов, а базы — к эмиттерам вторых дополнительных транзисторов Hi и 8 проводимости, совпадаюшей с проводимостью транзисторов 7 и 7», коллекторы которых полключены к дополнительным выходам

3i и 3 инверторов, а базы являются дополнительными входами 9i и 9. инверторов.

Основной вход 61 первого инвертора соединен с основным выходом 5 второго инвертора через хронирующий конденсатор 10, а через времязалающий резистор 11 соединен с дополнительным выходом З первого инвертора. Дополнительный вход 9 второго инвертора соединен с дополнительным выходом

З первого инвертора, дополнительный вход

9i первого инвертора — с дополнительным выходом 3 второго инвертора, основной вход 6 второго инвертора — с основным выходом 5i первого инвертора.

Мультивибратор работает в автоколебательном режиме. Пусть в первом квазистационарном состоянии на выходах З и 5 первого инвертора низкий уровень напряжения — логический «О», а на выходах З и

5 второго инвертора высокий уровень напряжения — логическая «!». Тогда транзисторы l i, 4i и 8, 7 находятся в открытом состоянии, а транзисторы 4г, 1 и 8,, 7 в закрытом. Разряд хронирующего конденсатора 10 происходит по цепи:шина 12 питания, переход коллектор — эмиттер тран5

40 зистора 7, конденсатор 10, времязадающий резистор 11, переход коллектор эмиттер транзистора 1ь общая шина 2 питания.

Время разряда конденсатора 10 полностью определяется постоянной времени т= Rl I+10 (где К вЂ” сопротивление резистора 11; Cio -- емкость конденсатора 10, поскольку сопротивление перехода коллектор— эмиттер открытых транзисторов l i и 7 значительно меньше величины сопротивления времязадающего резистора 11. Состояние логической «1» на основном выходе 5 второго инвертора обеспечено током открытого транзистора 72, в то время как состояние логической «1» на лополнительном выходе

З потенциальное, так как ток коллектора транзистора 8. значительно меньше тока коллектора транзистора 7 . Аналогичным образом состояние логического «О» на дополнительном выходе 3i также обеспечено током открытого транзистора l i, тогда как состояние логического «О» на основном выходе 5i также потенциальное, так как ток коллектора транзистора 4 значитепьно меньше тока коллектора транзистора l i. Первое квазистационарное состояние прекращается, когда потенциал на основном входе 6, первого инвертора становится равным порого вому значению, что приводит к запиранию транзисторов li, 4i и 8, 7», а также лавинообразному открыванию транзисторов 4, 1 и 87, 7ь

Во втором квазистационарном состоянии на выходах 3i и 5i первого инвертора высокое напряжение — — логическая «1», а на выходах 3 и 5 второго инвертора низкое напряжение — — логический «О». перезаряд хронирующего конденсатора 10 происходит по цепи: шина 12 питания, переход база — эмиттер транзистора 7i, переход коллектор — эмиттер транзистора 8i> времязалаюший резистор 11, хронируюший конденсатор 10, переход коллектор — эмиттер транзистора 4,, переход база — эмиттер транзистора 1, общая шина 2 питания.

Время перезаряда хронирующего конденсатора в этом квазистационарном состоянии определяется постоянной времени тл С!О (Гбэ 7+ гбэ 1+ R I I ), гле г, — — сопротивление перехода база эмиттер транзистора 1; г,7 — сопротивление перехода база эмиттер транзистора 7, и поэтому длительность этого полупериода зависит от соотношения сопротивлений

Rii и го.. Если г ))R ь тогда мультивибратор имеет большую скважность релаксационных колебаний, а при гв.((R скважность равна двум. Это квазистационарное состояние прекращается при повышении потенциала на входе 6i первого инвертора до уровня порогового напряжения.!

31925!

Составитель О. Близнюк

Редактор О. Юрковепкая Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

3а каз 2529/54 Тираж 901 Г1одписное

HHHHHH Государственного комитета СССР «о делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5 !

1роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 11роелтная. 4

В режиме лавинообразного переключения инверторов исключена ситуация прохождения сквозного тока через открытые транзисторы 1; и 7; (i= 1 2) за счет введения перекрестных связей между коллекторами указанных транзисторов с дополнительными транзисторами 4, и 8;. Инверторы предложенного устройства имеют минимальное энергетическое потребление по обоим входам, поскольку транзисторы 4, и 8, включены по схеме Дарлингтона с транзисторами 1; и 7;.

По существу эти инверторы управляются потенциалами, а не токами, по аналогии с МДП-транзисторами. Напряжение питания

U„, приложенное к шинам 2 и 12,не должно превышать суммарную величину порогового напряжения UT транзисторов 1, 4 и 8, 7, 11„ 1.3т, + Ьг, + U „+11та 2В, когда эти транзисторы еще работают на экспоненциальном участке ВАХ.

В предложенном устройстве реализована функция расщепления выходных напряжений, которые могут обеспечиваться токами открытых более мощных транзисторов. Так, например, к выходам 5; можно подключать базы транзисторов, тип проводимости которых совпадает с типом проводимости транзисторов 1; и 4;, а к выходам

3; — базы транзисторов с типом проводимости, совпадающим с транзисторами 7; и 8;.

Автоколебательный мультивибратор предназначен для изготовления по планарной технологии или тонкопленочной полупроводниковой технологии. Топология изготовления транзисторов гребенчатая. Геометрические размеры транзисторов 1, и 7; могут быть равны или отличаться в зависимости от концентрации легирующих примесей в полупроводнике областей баз. Геометрические размеры транзисторов 4; и 8; можно сделать в 5 — !0 раз меньшими, чем размеры транзисторов 1; и 7„поскольку протекающие через них токи значительно меньше.

Схема обладает более высокой помехоустойчивостью, обусловленной более высокой степенью пасы!цения транзисторов 1, и 7,.

Предложенное устройство наиболее перспективно для применения в сверхбольших циф5 ровых БИС, выполненных по планарной технологии, в качестве генератора тактовых и м и v.л b с о в .

Формула изобретения

Автоколебательный мультивибратор, содержащий два инвертора, каждый из которых содержит два транзистора противоположного типа проводимости, основной вход первого из которых соединен с основ,5 ным выходом второго через хронирующий конденсатор, основной вход второго инвертора соединен с основным выходом первого непосредственно, первый вывод времязада!ощего резистора соединен с основным входом первого инвертора, отличающийся тем, что с целью уменьшения потребляемой энергии и расширения функциона.пьных возможностей, в каждый инвертор, выполненный на биполярных транзисторах, ведены первый и второй дополнительные би25 полярные транзисторы взаимно противоположного типа проводимости, эмиттер первого из которых типа проводимости, совпадающей с проводимостью первого транзистора, соединен с базой первого транзистора, коллектор подключен к основному выходу инЗ0 вертора, база соединена с основным входом инвертора, эмиттер второго дополнительного транзистора соединен с базой второго транзистора, коллектор соединен с коллектором первого транзистора и является дополнительным выходом инвертора, а база подЗ5 ключена к дополнительному входу инвертора, второй вывод времязадающего резистора подключен к дополнительному выходу первого инвертора, дополнительный вход первого инвертора соединен с дополнительHbtM выходом второго инвертора, дополнительный вход второго инвертора соединен с дополнительным выходом первого инвертора.