Одновибратор

 

к НМ . - TEfff нбп у е ф1рц

О П И С А Н ФГЖ-"

ИЗОБРЕТЕН МЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.02.78 (21) 2576435/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 03 К 3/284.

Гесударстееннмй комитет

СССР (53) УДК 621.373..5 (088.8) Опубликовано 05.05.80. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.80 до делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Ю. Ф. Бондаренко (71) Заявитель (54) ОДНОВИБРАТОР

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах дискретной автоматики и радиолокации.

Известно, что при конструировании радиоэлектронных устройств на основе элементной базы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) формирование импульсов относительно больших длительностей предполагает использование конденсаторов большой емкости (обычно электролитических), что уже само по себе исключает возможность выработки высокочастотных и высокостабильных временных интервалов.

Отрицательное влияние на временные параметры формируемых импульсов оказывает также малая крутизна нарастания напряжения на времязадающем конденсаторе в момент достижения им порога срабатывания вентиля. Кроме того, при разрядке конденсатора большой емкости через насыщенный выходной транзистор вентиля ток разряда может в несколько раз превышать допустимый ток нагрузки для данного типа вентиля, что вызывает уменьшение надежности работы устройства. другой путь, позволяющий формировать импульсы относительно больших длительностей при использовании времязадающих конденсаторов относительно малой емкости, состоит в применении полевых транзисторов в качестве элементов времязадающих цепей.

Этот путь позволяет устранить основной недостаток формирователей на элементной базе ТТЛ, связанный с необходимостью применения электролитических конденсаторов. Однако изготовление таких формирователей в

10 интегральном исполнении полевых транзисторов вызывает трудности технологического порядка, так как в этом случае возникает необходимость в совмещении МДГ1 с биполярными структурами. При этом главная трудность заключается в нарушении стабильности окисла под затвором МДП-структур при проведении высокотемпературных операций диффузии.

Таким образом, при разработке высокоэффективных интегральных формирователей щ больших длительностей, характеризующихся повышенными точностью и стабильностью, необходимо, учитывая вышеизложенное, исключить необходимость в применении электролитических конденсаторов и полевых тран733088

1(6

1S

36

49

И зисторов, как элементов времязадающих конденсаторов и полевых транзисторов, как элементов времязадающих цепей.

Известен одновибратор содержащий

RS- триггер, выполненный на элементах ТТЛ, времязадающую цепь, состоящую из конденсатора и диода, элемент И-НЕ (вентиль), подключенный выходом к одному из установочных входов RS-триггера, второй вход которого соединен с источником входных импульсов, а входом — к конденсатору времязадающей цепи, два элемента И-HE со свободным коллектором, при этом свободный коллектор одного из них связан со входом вентиля, а вход — с выходом упомянутого триггера, свободный коллектор второго элемента И-НЕ подключен к месту соединения конденсатора и диода времязадающей цепи, подключенного анодом к общей шине, а вход — к выходу вентиля (1).

Однако точность и стабильность формируемых таким устройством импульсов повышенной длительности не может быть высокой из-за необходимости применения электролитических конденсаторов.

Известен одновибратор с большой длительностью выходного импульса, содержащий два двухвходовых логических элемента ТТЛ И-НЕ и времязадающую Rs-цепь, выход которой подключен через истоковый повторитель к одному из входов вентиля, второй вход которого соединен с источником сигнала (2) .

Точность формируемых таким одновибратором выходных импульсов также невысока из-за малой крутизны нарастания напряжения на времязадающем конденсаторе в момент достижения им порога срабатывания вентиля.

Известен одновибратор, содержащий

RS-триггер, инвертор, времязадающие конденсатор и резистор, диод и транзистор (3).

Однако точность формирования заданной длительности выходных импульсов в условиях взаимодействия дестабилизирующих факторов у перечисленных аналогов одного порядка и относительно невысока, что объясняется не только уменьшением скорости нарастания экспоненциального напряжения на времязадающем, конденсаторе вблизи порога переключения полевого транзистора, но и большим разбросом напряжения отсечки тока стока у полевых транзисторов от экземпляра к экземпляру.

Цель изобретения — увеличение длитсльности и повышение точности формируемых импульсов заданной длительности.

Для достижения указанной цели, в одновибратор, содержащий RS-триггер, единичный выход которого через первый логический элемент соединен с одной обкладкой времязадающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с времязадающим резистором, и анодом первого диода, резистор, второй логический элемент и основной транзистор, введены выходной и многоэмиттерный транзисторы, второй диод и коррект ирующая цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора и конденсатора, одна обкладка которого соединена с времязадающим конденсатором, а другая через второй диод соединена с катодом первого диода и через второй логический элемент соединена с нулевым выходом триггера, нулевой вход которого соединен с базой основного транзистора и коллектором выходного транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база через последовательно соединенные коллекторно-базовый переход многоэмиттерного транзистора и резистор соединена с коллектором основного транзистора, эмиттер которого соединен с времязадающей цепочкой, причем резисторы корректирующей и времязадающей цепей соединены через резистор с шиной источника питания.

Устройство содержит RS-триггер, единичным входом соединенный с источником 1 сигнала вход (на чертеже не показан), выполненный на логических элементах И-НЕ 2 и 3, логический элемент 4, времязадающие конденсатор 5 и резистор 6, диод 7, резистор 8, второй логический элемент 9, основной транзистор 10, выходной транзистор 11 и многоэмиттерный транзистор 12, образующие расширитель числа входов ИЛИ 13, диод 14, корректирующую цепь из резистора 15 н конденсатора 16.

Одновибратор работает следующим образом.

При подаче на устройство напряжения от источника питания +Е RS-триггер устанавливается в положение, при котором íà его единичном выходе действует нулевой уровень напряжения, а на нулевом — логическая единица. При этом выходной транзистор элемента 9 открыт и насыщен. Конденсаторы 16 и 5 быстро заряжаются практически до уровня напряжения источника питания по цепям +Е, низкоомный резистор в коллекторной цепи выходного транзистора логического элемента 4, диоды 14, 7 и промежуток коллектор-эмиттер насыщенного выходного транзистора логического элемента 9. Транзисторы 10 и 11 при этом закрыты, так как потенциал базы транзистора 10 более положительный, чем эмиттер. На входе одновибратора действует положительный уровень напряжения и устройство находится в устойчивом (ждущем) состоянии.

Поступивший на вход 1 одновибратора отрицательный импульс переводит его в состояние квазиустойчивого равновесия, характеризуемое уровнями логической единицы на выходе элемента 2 (прямой выход устройства) и логического нуля на выходе элементов 3 (инверсный выход устройства) и 4. Обкладки конденсаторов 16 и 5, связанные с выходом элемента 4, через его насыщенный выходной транзистор скачком

733088

Полагая изменение напряжения на время задающем конденсаторе линейной функцией времени, допускается погрешность, величина которой равна — — — (2)

1 а (т) где Т=С,Я,.

Из сравнения выражения (2) с величиной погрешности Ь = — Д вЂ”. обычной RC-цепи, питаемой обычным напряжением, видно, что применение корректирующей цепи снижает погрешность длительности формируемых импульсов в 3T/t раз.

Повышение длительности формируемых устройством импульсов достигнуто за счет организации линейного перезаряда времязадающего конденсатора и возможности ус4Ю

Ы подсоединяются к общей шине. С этого момента начинается пере разряд упомянутых конденсаторов по цепям: общая шина устройства, внутреннее сопротивление источника питания + Е, резистор 8, резисторы 15 и 6.

При этом к эмиттеру транзистора 10 приложено отрицательное напряжение, действующее на времязадающем конденсаторе, и функциональный узел, образованный логическим расширителем числа входов ИЛИ 13 и р-и-р-транзистором 10 закрыт. Когда напряжение на времязадающем конденсаторе 14

5 превысит уровень напряжения, действующий на базе транзистора 10, последний открывается. Вследствие регенеративного процесса, аналогичного процессу, происходящему при насыщении транзисторного аналога двухбазового диода, в функциональном узле, состоящем из расширителя числа входов ИЛИ 13 и транзистора 10, также насыщается и транзистор 11. Отрицательный импульс на коллекторе транзистора 11 переводит триггер в исходное состояние. Фор- го мирование импульса при этом заканчивается. После заряда конденсатора 16 и 5 устройство готово к последующему запуску.

Повышение точности формируемой длительности в устройстве достигнуто при заданном напряжении питания путем включения Корректирующей цепочки, состоящей из резистора 15 и конденсатора 16, связанной с времязадающей цепью, состоящей из конденсатора 5 и резистора 6, общим резистором 8. зо

Анализ показывает, что при выполнении условия (:sR4 — азб — = С1в(кэ + Ris)

1е изменение напряжения во времени на конденсаторе 5 может быть представлено в виде ряда без четных членов

С = Ао (Al + АЗ +... +), (1) где A + AI —, A3= — —

Следовательно улучшейие линейности йзменения напряжения на времязадающем конденсаторе получено главным образом за счет 4р устранения из разложения квадратичного члена, который вносит наибольшую погрешность. тановки высокого уровня порогового напряжения (примерно ).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет сконструировать и изготовить в интегральном исполнении высокоэффективное устройство с повышенной длительностью и точностью формирования выходных импульсов, обладающих повышенной стабильностью за счет возможности использования высококачественных времязадающих конденсаторов соотносительно малой величиной емкости.

Устройство имеет следующие дополнительные положительные свойства: малое время восстановления за счет заряда времязадающего и корректирующего конденсаторов относительно малой емкости через низкоомные цепи; расширенный диапазон длительности входных импульсов и отсутствие влияния на длительность выходных импульсов длительности входных за счет упирания по второму входу входного вентиля триггера.

Кроме того, при изготовлении предложенного устройства в интегральном исполнении нет необходимости из-за отсутствия канальной структуры усложнять технологию производства за счет увеличения количества технологических операций.

Формула изобретения

Одновибратор, содержа щий К$-триггер, единичный выход которого через логическиЙ элемент соединен с одной обкладкой времязадающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с времязадающим резистором и анодом первого диода, резистор, второй логический элемент и основной транзистор, отличающийся тем, что, с целью повышения длительности и точности формируемых импульсов, в него введены выходной и многоэмиттерный транзисторы, второй диод и корректирующая цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора и конденсатора, одна обкладка которого соединена с времязадающим конденсатором, а другая через второй диод соединена с катодом первого диода и через второй логический элемент соединена с нулевым выходом триггера, нулевой вход которого соединен с базой основного транзистора и коллектором выходного транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база через последовательно соединенные коллекторно-базовый переход многоэмиттерного транзнстооа и резистор соединена с коллектором основного транзистора, эмиттер которого соединен с времязадающей цепочкой, причем резисторы корректирующей и времязадающеи цепей соединены через резистор с шиной источника питания.

733088

Источники информаиий, принятые во внимание jap экспертизе.: ° . .Ф Ъ .у и:

1. Авторское свидетельстве :, ЯСАР № 493899, кл. Н 03 К 3/284, 17.07.73.

2. Приборы и техника эксперимента, М., № 4, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 369686, кл. Н 03 К 3/284, 1971 (прототип).

Составитель В. Бугров

Редактор П.Макаревич Техред К.Шуфрич Корректор М. Пожо

Заказ 1564/14 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4