Мультивибратор Советский патент 1985 года по МПК H03K3/28 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, в частности, в качестве задающего генератора в устройствах формирования тактовых импульсов ЭВМ.

Известны транзисторные мультивибраторы, в которых времязадающим элементом является кварцевый резонатор.

Известен мультивибратор, содержащий первый транзистор с общим эмиттером, коллектор которого соединен через резистор с шиной источника питания и непосредственно с базой второго транзистора с коллекторно-эмиттерными резисторными нагрузками, причем эмиттер второго тран зистора соединен с базой первого через параллельно включенные кварцевый резонатор и резистор 1.

Недостатком мультивибратора является его ограниченные функциональные возможности, обусловленные несовместимостью формируемых им выходных импульсов со стандартными уровнями цифровых логических элементов.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является мультивибратор, содержащий первый транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, база которого подключена к первому, а коллектор- к второму резисторам и к базе второго транзистора, коллектор которого через третий резистор соединен с шиной источника питания, а через времязадающий элемент, например кварцевый резонатор - с базой первого транзистора, причем коллектор первого транзистора соединен с вторым выводом первого резистора, а эмиттер второго - с общей щиной 2.

Недостатком известного мультивибратора является несовместимость параметров формируемых им выходных импульсов со стандартными уровнями цифровых логических элементов.

Кроме того, предельная частота генерации этого мультивибратора, зависящая от разброса параметров используемых транзисторов, в частности, от изменения коэффициента усиления по току, сравнительно невелика, поскольку для повышения частоты колебаний необходимо существенно уменьщить величину резисторов обратной связи, что, в свою очередь, приводит к уменьшению амплитуды колебаний.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей мультивибратора путем обеспечения формирования уровней выходного сигнала, совместимых с уровнями цифровых логических элементов, и повышение частоты колебаний мультивибратора.

Поставленная цель достигается тем, что в мультивибратор, содержащий первый транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, база которого подключена к первому, а коллектор - к второму резисторам и к базе второго транзистора, коллектор которого через третий резистор соединен с плюсовой щиной источника питания и через времязадающий элемент с базой первого транзистора, введены четвертый и пятый резисторы и третий транзистор, коллектор которого подключен к плюсовой щине источника питания, эмиттер через пятый резистор соединен с базой первого транзистора, база подключена к выходной шине и к коллектору первого транзистора, а эмиттер второго транзистора через четвертый резистор подключен к общей щине, второй вывод первого резистора соединен с общей шиной.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема мультивибратора; на фиг. 2 - пример выполнения времязадающего элемента.

Мультивибратор содержит первый транзистор 1, база которого соединена с резистором 2, а коллектор - с вторым резистором 3, второй транзистор 4 с третьим 5 и четвертым 6 резисторами соответственно в коллекторной и эмиттерной цепях. Коллектор второго транзистора 4 через времязадающий элемент 7 подключен к базе первого транзистора 1. Коллектор третьего транзистора 8 соединен с щиной 9 источника питания, база - с коллектором первого транзистора 1 и с базой второго транзистора 4, а эмиттер через пятый резистор 10 подключен к базе первого транзистора 1. Вторые выводы первого 2 и четвертого 6 резисторов и эмиттер первого транзистора 1 подключены к общей шине 11. Выходом мультивибратора является выходная шина 12. Времязадающий элемент (фиг. 2) содержит, например, последовательно соединенные кварцевый резонатор 13 и конденсатор 14.

Мультивибратор работает следующим образом.

При подключении источника питания к мультивибратору возникает изменяющийся по величине ток в базе второго транзистора 4, который усиливается этим транзистором и через времязадающий элемент 7 подается на базу первого транзистора 1. Благодаря наличию времязадающего элемента 7, посредством которого замыкается кольцо положительной обратной связи, в мультивибраторе возникает автоколебательный процесс. При использовании во времязадающем элементе кварцевого резонатора частота автоколебаний определяется резонатором 13 и по величине близка к частоте его последовательного резонанса. Переменная составляющая тока коллектора второго транзистора 4, отфильтрованная резонатором 13, усиливается первым транзистором. 1.

Напряжение формируемое в инверсной форме на коллекторе первого транзистора 1, далее усиливается вторым транзистором 4, причем на его коллекторе сигнал вторично инвертируется и в первоначальной фазе прикладывается к времязадающему элементу 7, обеспечивая ем самым выполнение основных условий самовозбуждения автогенераторов - баланс фаз и баланс амплитуд. Одновременно напряжение с коллектора первого транзистора 1 прикладывается к базе третьего транзистора 8, выполняющего функцию усилителя отрицательной обратной связи по постоянному и переменному току, в результате чего усилитель на первом транзисторе 1 оказывается охваченным глубокой (усиленной) отрицательной обратной связью, выводящей его из режима насыщения. Аналогично усилитель на втрром транзисторе 4 также охвачен глубокой отрицательной обратной связью, выводящей его из режима насыщения, за счет включений резистора 6 в эмиттерную цепь второго транзистора 4.

Кроме того, включение резистора 6 в эмиттерную цепь второго транзистора 4 обеспечивает во включенном .состоянии этого транзистора форв ирование «высокого уровня напряжения на выходе мультивибратора. Формирование «низкого уровня напряжения обеспечивается включенным состоянием первого транзистора 1. , Таким образом, использование транзисторов 1 и 4 в режиме ненасыщенного ключа позволяет формировать на выходе мультивибратора прямоугольные импульсы с параметрами, обеспечивающими работу на входы большинства цифровых логических элементов.

Благодаря глубокой отрицательной обратной связи как в усилителе на первом транзисторе 1 (за счет третьего транзистора 8 и резистора 10), так и в усилителе на втором транзисторе 4 (за счет резистора 6) обеспечивается высокая частота колебаний мультивибратора, мягкий режим самовозбуждения, стабилизация частоты колебаний и расширение области допустимых изменений питающего напряжения, температуры и параметров транзисторов.

Таким образом, введение в мультивибратор третьего транзистора 8 и резисторов 6 и 10 обеспечивает формирование на выходе мультивибратора уровней выходного сигнала, совместимых с уровнями цифровых логических элементов, и повышение частоты колебаний, что существенно расширяет его функциональные возможности.

МУЛЬТИВИБРАТОР, содержащий первый транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, база которого подключена к первому, а коллектор к второму резисторам и к базе второго транзистора, коллектор которого через третий резистор соединен с плюсовой шиной источника питания и через времязадающий элемент с базой первого транзистора, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем обеспечения формирования уровней выходного сигнала, совместимых с уровнями цифровых логических элементов, и повышения частоты колебаний мультивибратора, в него введены четвертый и пятый резисторы и третий транзистор, коллектор которого подключен к плюсовой шине источника питания, эмиттер через пятый резистор соединен с базой первого транзистора, база подключена к выходной шине и к коллектору первого транзистора, а эмиттер второго транзистора через четвертый резистор подключен к общей шине, второй вывод первого резистора соединен с общей шиной.I /2 о(Л 9 -о О) о ел оо оь I

HQHI/J /4

Фиг. 2