Мультивибратор

 

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 автоколебательного и ждущего режимов, в режиме ударного возбуждения при возможности управления частотой и длительностью импульсов и согласование с внешней нагрузкой. Мультивибратор выполнен на транзисторах 1,5,10, 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, удерживающего транзистор 10 в состоянии отсечки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5ц 4 Н 03 К 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4087386/24-21 (22) 09.07.86 (46) 23.04.89.,Бюл. 11 15 (72) В.Я. Андросенко, Г.Л. Баиндурашвили, Э.В. Буканов, Е.П. Маляков, Б.И. Петренко и В.П. Сидоров (53) 62 1.318(088.8) (56) Ерофеев 10.Н. Импульсная техника.

М.: Высшая школа, 1984, с. 276, рис. 6.86.

Авторское свидетельство СССР

Р 1160 36, кл. Н 03 К 3/28, 16.08.83. (54) МУЛЬТИВИБРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности, в ка-честве генераторов импульсных сигналов, работающих в автоколебательном

ÄÄSUÄÄ 1474830 А1 или ждущем режиме, Целью изобретения является упрощение устройства при обеспечении его работы, помимо автоколебательного 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 1!. 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, удерживающего транзистор 10 в состоянии отсечки. 2 ил.

1474830

Изобретение 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 удобства согласования с внешней 15 нагрузкой»

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемо о мультивибратора; на фиг. 2— временные диаграммы процессов в различных точках схемы.

Мультивибратор содержит первый транзистор 1, база которого соединена с первым 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 пи1 тания 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

1. Четвертый двухколлекторный транзистор 11 базой непосредственно связац с эмиттером транзистора 5, а эмиттером — с шиной 3. Первый 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 шиной 14 угравления частотой автоколебаний и длитель- 45 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, второи Ko eK oä которогo оТ крыт и служит выходом 19 мультивибратора. Шина 20 запуска через седьмой резистор 32 связана с базой транзистора 10.

Иультивибратор работает следующим образou.

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 10 °

В 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. Oбщий коэффициент передачи от базы транзистора 1 до коллектора транзистора 5 становится больше единицы с фазовым сдвигом, 2 рад, 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-1. 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 регу1474830 лировочной характеристики у различных образцов мультивибратора.

Поскольку в процессе генерации импульсов заряд конденсатора 8, сопровождающийся ростом абсолютной величины напряжения на коллекторе транзистора 5, сменяется последующим его разрядом через открытый диод 12 и насыщенные транзисторы 5 и 11, то для защиты от экстратоков эмигтерного перехода транзистора 11 последний только для стадии разряда конденсатора 8 охвачен отрицательной обратной связью через его первый коллек- TQp и промежуток коллектор — эмиттер транзистора 5.

Особенность предлагаемого мультивибратора состоит в возможности осуществления ударного возбуждения 20 импульсных автоколебаний. Это достигается с помощью управляющих импульсов, подаваемых на вход 20 вместо постоянного потенциала, удерживающего транзистор 10 в состоянии отсечки 25 (фиг. 2). В отсутствие управляющих импульсов 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 заI пирается и в схеме восстанавливается положительная. обратная связь. При этом временное положение как первого, так и всех последующих генерируемых 35 импульсов практически неизменно (особенно при ограниченном количестве таких импульсов) относительно среза управляющего сигнала 20. По оконча-. нии последнего импульса U, на выходе

19 сразу исчезают.

Кроме того, на режим ударного возбуждения мультивибратора полностью распространима электронная перестройка частоты пачки автоколебаний. Каж45 дый раз по достижении потенциалом

U коллектора транзистора 5 уровня а+Ео 3f где Ео з 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 величины управляемого напряжения имеет прибли- 55 зительно гиперболический характер.

Глубина электронной перестройки частоты пропорциональна величине питающего напряжения шины 7 и составляет

15-30 дБ.

Как ждущий мультивибратор предлагаемое устройство функционирует в том случае, если ключи 15 и 17 замкнуты, а на шину 20 поступают запускающие импульсы (фиг. 2). Перестройка топологии схемы направлена на устранение обеих цепей отрицательной обратной связи. В итоге транзистор 1 запирается, а транзистор 5 вводится в насыщение. Короткий запускающий импульс отпирает транзистор 10, кото рый, насыщаясь, выключает транзистор

5. Начинается заряд конденсатора 8 от источника 7 питания через малое сопротивление замкнутого ключа 17, резистор 18, резистор 2 и замкнутый ключ 15. Уже на старте этого процесса падение напряжения на резисторе

2 отпирает транзистор 1 и дальнейший заряд конденсатора 8 происходит через эмиттерный переход транзистора 1, поддерживаемого в насыщении током заряда конденсатора 8. Поэтому транзистор 5, а вместе с ним и транзистор 11 остаются запертыми и 1 по окончании входного запускающего импульса шины 20. Когда уменьшающийся с течением времени :эк заряда за вычетом тока, отводимого на шину

3 резистором 2, становится меньше некоторой критической величины тока базы, транзистор 1 выходит из насыщения, а затем, при отпирании транзистора 5, быстро выключается. В течение всего этого времени на выходе

19 может быть получен прямоугольный импульс U с крутями фронтом и срезом. На последующей 8 быстро через открытые диод 12 и транзисторы 5 и 11 количество 8 быстро восстанавливает свой заряд до исходного уровня.

При этом величина экстратока, как отмечалось автоматически ограничивается на безопасном для базы транзистора 11 уровня.

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 фиксированным или медленно изменяющимся управляющим напряжением, так и импульсами постоянной или переменной амплитуды.

1474830

Предлагаемый ждущий мультивибратор имеет очень малое время восстановления, не превышающее 10Х от длительности выходного импульса (что в 3-5 раз лучше аналогичного параметра известного), благодаря специально предусмотренной для этого разрядной цепи, состоящей из диода 12, транзисторов 5 и 11.

Пезистор 21 — ограничительный элемент базовой цепи транзистора 10.

С его помощью задается величина тока входной цепи мультивибратора и, кроме того, обеспечивается ее сопряжение с источником запускающих импульсов.

Ключи 15 и 17 мультивибратора могут быть выполнены как монтажные перемычки для решения конкретной технической задачи. Однако предпочтительнее вариант активных ключей

15 и 17> допускающий программный выбор одного из трех режимов работы мультивибратора.

Предлагаемый мультивибратор способен работать в трех режимах, легко и в широких пределах перестраивается по частоте и длительности, имеет малое время восстановления, не чувствителен к влиянию нагрузки, удобно и надежно сопрягается с чнешними цепями, что позволяет использовать его как элемент регулируемой задержки, перестраиваемый источник автоколебаний, генератор ударного возбуждения, частотно=модулированный автогенератор для систем ФАПЧ, и т,д, Высокая режимная стабильность, функциональная многоплановость, схемотехническая завершенность и малое количество схемных элементов делают целесообразным изготовление предлагаемого мультивибратора в виде микросхемы. Для этого вполне достаточен средний уровень биполярной технологии, ориентированный на производство цифровых интегральных микросхем: не требуются транзисторы с идентичными параметрами и большими коэффициентами усиления, а допуск иэ сопротивления всех резисторов может составлять 303. При этом в 16-выводном корпусе могут быть размещены два интегральных мультивибратора, суммарная рассеиваемая ими мощность не превышает 80 мВт в диапазоне питающих напряжений. (4-15 В).

По сравнению с известным использование предлагаемого мультивибратора дает технико-экономический эффект, обусловленный значительным расширением функциональных возможностей мультивибратора. Кроме того, существенно упрощается согласование выхода мультивибратора с различными электронными элементами.

Формула изобретения

2О

3G

4О

Мультивибратор, содержащий три транзистора, пять резисторов и кон-. денсатор, 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, отличающийся 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 виной, 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, б 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 mecтой 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.

1

Ъ

:Ь

Ф

r=

ФЪл В

Ь

Ъ

Составитель Г.Крапива

Техред Л.Сердюкова . Корректор C.чар и

Редактор А.Еозориз

Заказ 1910/56 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретеииям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, й-35, Раужкая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101