Мультивибратор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве генератора импульсов большой скважности в микромощных цифровых микросхемах . Изобретение позволяет увеличить скважность релаксационных колебаний такого генератора. Преложенный мультивибратор может быть изготовлен по планарной или тонкопленочной полупроводниковой технологии . Топология изготовления транзисторов гребенчатая. Геометрические размеры транзисторов 2,, 4, и 12 могут быть равны друг другу или отличаться при различной концентрации легирующих примесей в полупроводнике областей баз. При этом геометрические размеры транзисторов 1.,, 3 и 11 могут быть в 5-10 раз меньше размеров основных транзисторов, поскольку протекающие через них токи значительно меньше . Предложенный мультивибратор наиболее перспективен для применения в сверхбольших цифровых интегральных схемах, выполненных по планарной технологии. 1 ил. (О ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 Н 03 К 3/281

ФСЕС

Щ

lF- .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 4105078/24-21 (22) 14.08.86 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (75) А. Л. Якимаха (53) 621.318 (088.8) (56) Игумнов Д. В., Николаевский И. Ф.

Транзисторы в микрорежиме.— М.: Советское радио, 1978, с. 109, рис. 3.9.

Авторское свидетельство СССР № 1320896, кл. Н 03 К 19/08, 22.07.86.

Авторское свидетельство СССР № 1365352, кл. Н 03 К 19/08, 22.07.86.

Киблицкий В. А. и др. Стендовая проверка и макетирование бесконтактных логических схем. — М.: Энергия, 1978, с. 47, рис. 74. (54) МУЛЬТИВИБРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве генератора импульсов большой скважÄÄSUÄÄ 1408523 А1 ности в микромощных цифровых микросхемах. Изобретение позволяет увеличить скважность релаксационных колебаний такого генератора. Преложенный мультивибратор может быть изготовлен по планарной или тонкопленочной полупроводниковой технологии. Топология изготовления транзисторов гребенчатая. Геометрические размеры транзисторов 2,, 4, и 12 могут быть равны друг другу или отличаться при различной концентрации легирующих примесей в полупроводнике областей баз. Г1ри этом геометрические размеры транзисторов 1,, 3, и 11 могут быть в 5 — 10 раз меньше размеров основных транзисторов, поскольку протекающие через них токи значительно меньше. Предложенный мультивибратор наиболее перспективен для применения в сверхбольших цифровых интегральных схем av, выполненных по планарной технологии. 1 ил.

1408523

Изобретение относится к импульсной техНике и может быть использовано в качестве генератора импульсов большой скважности в микромогцных цифровых микросхемах.

Цель изобретения — увеличение скважНости релаксационных колебаний.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема мультивибратора.

Мультивибратор содержит первый и второй микромощные инверторы, каждый из которых содержит первый 1„(где 1=1 для первого инвертора и 1=2 для второго инвертора) и второй 2; транзисторы первого типа

iIðoBoäèìîñòè, а также третий 3, и четвертый 4, транзисторы второго типа проводи ости, причем база транзистора 1, соединена с первым входом инвертора, егб эмиттер подключен к базе транзистора 2,, эмитт р которого соединен с общей шиной 5, а к ллектор подключен к первому выходу 6 и вертора и коллектору транзистора 3,, эмитт р транзистора 4, соединен с шиной 7 пит ния, его коллектор соединен с коллектором т анзистора l„и вторым выходом 8, инверт ра, а его база подключена к эмиттеру транзистора 3;, база которого является втор м входом инвертора, второй вывод времяз дающего резистора 9 соединен с объедиH нными входами первого инвертора, с которыми также соединен и первый вывод времязадающего конденсатора 10, второй вывод которого соединен с первым выходом второго инвертора 6, а первый вывод резистора 9 соединен с вторым выходом 8, перв го инвертора, база первого дополнительного транзистора ll соединена с вторым вь ходом 8 второго инвертора, его коллект )р подключен к шине 7 питания, а эмиттер соединен с базой второго дополнительного транзистора 12, эмиттер которого соединен с общей шиной 5 питания, а коллектор подключен к объединенным входам первого инввртора, причем все дополнительные транзисторы первого типа проводимости, первый вХод второго инвертора соединен с вторым выходом 8, первого инвертора, а второй вход второго инвертора соединен с первым выходом 6, первого инвертора.

Мультивибратор работает следуюшим образом.

Пусть в начальный момент времени потенциал базы ранее запертого транзистора

1, становится равным пороговому, тогда транзисторы 1, и 2, открываются, происходит лавинообразный процесс, вследствие которого транзисторы 1,, 2,, 3, 4, 11 и 12 открываются, а транзисторы 1, 2, 3„, 4 закрываются. Так как конденсатор 10 заряжен до отрицательного напряжения, равного пороговому и приложенного к базе транзистора 1,, то в момент переброса в другое квааистационарное состояние потенциал базы транзистора 1, скачкообразно повышается до уровня, равного сумме напряже!

О

55 ний источника питания на шине 7 и порого. вого напряжения транзисторов 1, и 2,.

Высокий потенциал базы транзистора 11 обеспечивает надежное отпирание транзистора 12, что создает возможность быстрого разряда конденсатора 10 по следующей цепи: шина 7 источника питания, малые значения сопротивлений база — эмиттер транзистора 4 и коллектор †эмитт транзистора 3,, конденсатор 10, малое внутреннее сопротивление коллектор †эмитт транзистора 12 — клемма 5. Разряд конденсатора 10. прекращается, когда потенциал базы транзистора 1, понижается до уровня порога отпирания.

В момент времени, когда схема мультивибратора лавинообразно переходит в другое квазистационарное состояние, транзисторы 1,, 2, и 3„4, открыты, а транзисторы 1„, 2, и 3,, 4 закрыты (транзисторы

11 и 12 также запираются) . В этот момент времени конденсатор 10 подключен до положительного напряжения, равного пороговому напряжению транзисторов 1, и 2, и приложенного минусом к базе транзистора 1,, в результате чего обеспечивается его надежное запирание.

Процесс медленного перезаряда конденсатора 10 происходит по цепи: клемма 7 источника питания -- малое сопротивление коллектор †эмитт транзистора 4, — времязадающий резистор 9 — конденсатор 10— малое сопротивление коллектор — эмиттер транзистора 2 — клемма 5 источника питаz ния.

Перезаряд конденсатора 10 прекрашается, когда потенциал базы транзисторов 1, и 2, повышается до уровней порогов срабатывания.

Поскольку сопротивление резистора 9 может быть всегда выбрано значительно больше, чем внутреннее сопротивление транзисторов 12, 3 и сопротивление база-эмиттер транзистора 4, что скважность релаксационных колебаний может достигать значений @=100 — 1000.

В режиме переключения логических инверторов мультивибраторов исключена ситуация прохождения сквозного тока через открытые транзисторы 2, и 4;, что уменьшает потребление энергии в режиме переключения. Управление инверторов практически потенциальное, что обеспечивается включением всех основных транзисторов по схеме

З,арли нгтона. К напряжению питания Ъ„ прикладываемому к шинам 5 и 7, предъявляется одно требование, чтобы оно не превышало суммарную величину порогового напряжения V транзисторов противоположного типа проводимости: 2 (т„+ тр ) <2 В . ри котором все входящие в схему транзисторы еще работают на экспоненциальном участке ВАХ.

1408523

Формула изобретения

Составитель Г. Крапива

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 3360/56 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Выходы инверторов, а значит и мультивибратора, 8; обеспечены токами только в состояний «Лог. 1» через открытые транзисторы 4;, а выходы 6, обеспечены токами только в состоянии «Лог. О» через открытые транзисторы 2;.

Предлагаемый мультивибратор предназначен для изготовления по планарной или тонкопленочной полупроводниковой технологии. Топология изготовления транзисторов гребенчатая. Геометрические размеры транзисторов 2„, 4, и 12 могут быть равны друг другу или отличаться при различных концентрациях легирующих примесей в полупроводнике областей баз. В то же время геометрические размеры транзисторов 1;, З„и 11 могут быть в 5 — 10 раз меньше размеров основных транзисторов, поскольку протекающие через них токи значительно меньше.

Предлагаемый мульти вибратор наиболее перспективен для применения в сверхбольших цифровых ИС, выполненных по планарной технологии.

Мультивибратор, содержащий первый и второй микромощные инверторы, времязадающие резисторы и конденсатор, причем каждый из инверторов содержит первый и второй транзисторы первого типа проводимости, база первого транзистора является первым входом инвертора, его эмиттер соединен с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор соединен с первым выходом инвертора и коллектором третьего транзистора второго типа проводимости, база которого соединена с вторым входом инвертора, а эмиттер подключен к базе четвертого транзистора второго типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной питания, а коллектор соединен с вторым выходом инвертора и подключен к коллектору первого транзистора, отличающийся тем, что, с целью увеличения скважности релаксационных колебаний, в него введены первый и второй дополнительные транзисторы первого ти па проводимости, причем база первого дополнительного транзистора соединена с вторым выходом второго микромощного инвертора, его коллектор соединен с шиной питания, а эмиттер подключен к базе второго дополнительного транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор подключен к соединенным первому и второму входам первого инвертора, к которым также подключены первые выводы времязадающих резистора и конденсатора, второй вывод резистора подключен к второму выходу первого инвертора, а второй вывод конденсатора подключен к первому выходу второго инвертора, первый вход второго инвертора соединен с вторым выходом первого инвертора, а второй вход второго инвертора соединен с первым выходом первого инвертора.