Многофазный мультивибратор Советский патент 1986 года по МПК H03K3/282 

123

ствия напряжения на входах логических микросхем. Многофазный мультивибратор содержит четырехвходовые логические элементы (ЛЭ) И-ЫЕ 1-3, ЛЭ Н-НЕ 4-6

с открытым коллекторным выходом, ДИО

ды 7-10, времязадагащие конденса,торы 11-13, резис.торы 14-19, комнараторы 20-22., инверторы 23-25 и ключи 26-28, входной 29, шину питат1ия 30, .

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Целью изобретения является исключение зоны неустойчивой генерации в широком диапазоне длительностей генерируемьг с импульсов на каждом из .выходов мультивибратора.за счет уко- рочени я д/н1тельности воздействия на- пр;гжения на входах логических микросхем .

На фиг. 1 представлена схема многофазного мультивибратора; на фиг. 2 - диаграмма напряжений в различных точках устройства.

Многофазный мультивибратор содержит четырехвходовые логические элементы И-ИЕ 1-3, логические элементы- И-НЕ 4-6 с открытым коллекторным вы- ходом, диоды 7-10, времязадающие конденсаторы 11-13, резисторы 14-19, компараторы 20-22, инверторы 23-25, ключи 26-28.

Четырехвходовые логические элементы И-НЕ 1-3 включены последовательно с образованием триггерных структур мелсду соседними элементами и замкнуты в кольцо, т.е. элементы И-НЕ 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1 соединены перекрестно (выход предьщуЩего элемента соеди- пеп с входом посхшдующего, а выход последующего с входом предьщуп;его) .

Выходы логическ$1х элементов И-НЕ 4 б соединены с вторьи-ш входами компаг раторов 20-22, первые входы которых объединены и подключены к источнику напряжения смещения . Ме5кду выходом и первым входом каждого из логических элементов И-НЕ 4-6 включены времяэадающие ковденсй-торы 11-13,

1580

выхо,цпые зажимы 31-33. ЛЭ И-НЕ 1-3 включены последовательно с образованием триггерных структур между соседними элементами и замкнуты в кольцо. В предлагаемом многофазном мультивибраторе отсутствует зона неустойчивости генерации, что исключает ограничения на ;ц1нтельность генерируемых импульсов. 2 ил.

2

нричем выходы логических элементов И-НЕ 4-6 через резисторы 14-16 подключены к источникам управляющих на- прюкений и -и .

Первые входы каждого из логических элементов И-НЕ 4-6 через диоды 7-9 соединены с вторыми входами тех же логических элементов и с первьи-ш входами соответствующих логических

элементов И-НЕ 1-3.

Третьи входы логических элементов, И-НЕ 1-3 объединены и подключены к входному 29, который через диод 10, катодом подключенный к входному зажиму 29, подключен к nepBoi-iy входу логического элемента И-НЕ 4.

Выходы компараторов 20-22 соединены через .инверторы 23-25 с управля- входами соответствующих ключей

26-28. Входы 1шючей 26-28 соедипены с шиной источника питания 30, а вы- ходы через резисторы 17-19 - с нер- выми входами соответствующих логических элементов 4-6. Выходы четырехвходовь: х элементов И-НЕ 1-3 соединены с выходными 3ajiuiMaMn 31-33.

Многофазный мультивибратор работает следующим образом.

В исходном состоянии на входном

зажиме 29 низкий уровень лог. О (фнг.2а, интервал времени t,-t., ) . На выходе логического элемента И-НЕ 4 устанавливается потенциал исто чника управляющего напряжения ( фиг.26,

интервгял времени ,), при этом конденсатор 11 заряжен до потенциала источника управляющего напряжения U , на выходе компаратора 20 ycтaIiaвливa- ется высокий логический уровень I,

на выходе инвертора 23 - уровень лог. К.ШОЧ 26 закрыт. На аыходах логи3

ческих элементов 5 и 6 устаиав лнвается низкий уровень лог. О ( фиг .2г .с, интервал t,-t ), на выхо дах инверторов уровень лог. 1, ключи 27 и 2S открыты, конден- саторы 12 и 13-разряжены, на выходах логических элементов 2 и 3 - высокий уровень лог. 1.

При иодаче на входной зажим 29 имнульса уровня лог, j триггерная структура, образованная логическими элементами И-НЕ 1 и 2 переводится в нулевое состояние, при этом на выхо де логического элемента уста навл -1вается уровень лог. О (фиг.2в момент времени t, ) и формируется передний фронт выходного импульса пер- вой фазы мультивибратора..Конденсатор 11 при этом разряжается через входную и выходн по цепь лог 1ческого элемента И-НЕ 4, которьй при этом охвачен 1 луОокой отрицательной связью через конденсатор 11, вследствие чего по линейному закону убывает напря лсение на выходе noriniecKOi O элемента 4 (фиг. Зб, участок Л-В). При равенстве выходного напряжения элемента 4 величине Е,,„ , равного

см

(Е.

минимальному уровню лог. . 2,4 В), на выходе компаратора 20 устанавливается уровень лог. О, ключ 26 открывается и подключается дополнительная цепь разряда конденсатора 1 I через донолнительный резистор 17 и открытый ключ 26, что при- водит к увеличению крутизны .спада напряжения на выходе логического элемета И-НЕ 4 ( фиг.2б, участок В-С). Конденсатор 12 зарялсается через ре- знстор 15 до потенциала источника управляющего напряжения U и }га выхо де логического элемента И-НЕ 5 устанавливается потенщтал источника управляющего напряжения U, (фиг.2г,, интервал времени ).

Уровень лог. О на выходе логического элемента И-ME 1 сохраняется до тех пор, пока напряжение на выходе логического элемента И-ИЕ 4 в результате разряда конденсатора 11 не уменьшится до напряжения запира1 ия логического элемента И-НЕ 1. Как только логический элемент И-НЕ 1 начнет запираться, замыкается положительная обратная связь с его выхода на вход логического элемепта И-НЕ 2, в результате чего па выходе логического элемента И-НЕ 2 скачком устапав5804

ливается уровень лог. О (фиг.2д, момент времени t, ). Зтпм заканчивается форьшрование выходного импульса первой фазы гyльтивибpaтopa и начинается формирование выходного импульса второй фазы мультивибратора. После установления па выходе логического элемента ИЧ1Е 1 уровня логической 1 запирается диод 8, открывается логический элемент И-ПЕ 5, закрыва- ется ключ 27, после чего начинается

разряд времязадающего конденсатора .12, напряжение па выходе логического элемента И-НЕ 5 за счет действия отрицательной обратной связи через конденсатор 12 убывает по линейному закону (фиг.2г,, -участок А-В).. При равенстве выходного папряжения логического элемента И-НЕ 5 ве,пичине Е., равного минимальному уровню лог. I, ( 2,4 В) на выходе компаратора 21 устанавливается уровень лог. О,, ключ 27 открывается и подключается допол- 1П1тельная цепь разряда конденсатора 12 через резистор 18 и открытый ключ 27, что приводит к увеличению крутизны спада напряжения на выходе логического элемента И-НЕ 5 (фиг.2г, участок В-С). Когда напряжение па выходе логического элемента И-НЕ 5 уменьшается до напряжения запирания логического элемента И-НЕ 2, напряжение иа его выходе начинает возрастать (фиг.2д, момент времени t,), что прнводит к понюкенпю потенциала на выходе логпческого элемента И-НЕ 3, что в свою очередь приводит к скачкообразному переключению триггерной структуры, образованной лоп1чес1си№1 элементами И-НЕ 2 и 3. Этим заканчивается фор гироБание выходного импульса второй фазы мультивибратора (импульса уровня лог. О на выходе логического элемепта И-НЕ 2). Аналогично формируются выходные импульсы осталь- ньк фаз мультивибратора.

Таким образом, при уровпе лог. 1 на входном зала1ме 29 на выходах логических элементов И-НЕ 1-3 поочередно формируются импульсы уровня логического О, причем после окончання импульса на выходе логического элемента 3, начинает формироваться импульс на 1зыходе элемента И-НЕ I, . т.е. ц кольце из последопательпо со- едипен гых логических элементов И-НЕ непрерывно циркулирует импульсньй сигнал. Наличие зоны неустойчивой ге-

нерации импульсов в широком диапазоне длительностей на каждом из выходов мультивибратора в аналогичных устройствах обусловлено тем, что при разряде конденсаторов П-13 по линейному закону ниже уровня логической единицы длительность воздействия напряжения на входе-логических элементов PI- HE 1-3 (tpj i j, ) может быть больше до- пустимой по техническим условиям на логические элементы величины (например, для логических микросхем серии 133 tj , 1 150 не).

В предлагаемом многофазном мультивибраторе отсутствует зона неустой- чивой генерации, что исключает ограничения на длительность генерируемых

импульсов,

20

25

Формула изобретения

Многофазш 1й мультивибратор, содержащий четырехБходовые логические элементы Н-ПЕ, из которых каждый дтредыду щий с каждым последующим образует триггерные структуры, N логических элементов И-ЫЕ, N времязадающих конденсаторов, N резисторов, N+1 диодов, причем первый вход каждого из четы- рехвходовых логических элементов И-НЕ через последовательно соединенные диод и времязадающий конденсатор соединен с выходом соответствующего элемента И-НЕ, каждый из диодов подклю- чен катодом к первому уходу соответствующего четырехвходово1 о логического элемента Н-НЕ, третьи входы четы- рехвходовых логических элементов И-НЕ

30

0

5

объединены и подключены к входному зажиму, выход первого четырехвходово- го элемента И-НЕ подключен к второму входу N-ro, а выход N-ro - к первому входу первого, первый вход калсдого на элементов И-НЕ соединен с точкой сое- динення соответствующего времлзадаю- щего конденсатора и анода диода, второй - с катодом того же диода, а выход - с четвертым входом соответствующего четырехвходового логического элемента И-НЕ и через соответствующий резистор - с шиной соответствующего источника управляющего напряжения, диод алгодом подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, а катодом - к входному зажиму, выходы че- тырехвходоиых элементов И-НЕ соедине- }1Ы с соответствующими выходными за;ки- о т л и ч а ю щ h и с я тем.

0

мами,

что, с целью исюиоченил зоны неустойчивой генерации в широком диапазоне длительностей генерируемых импульсов па каждом из выходов. мультивибратора, в него введены N компараторов, Н инверторов, N ключей, М дополпительных резисторов, причем первые входы компараторов объедин.ены и подкл)очены к источнику напряжения смещения, а вторые входы подключены к выходам соответствующих логических элементов И-НЕ, выходы компараторов подключепы через соответствующие инверторы к управляющим в1содам ключей, входы ключей соединены с шиной источника питания, а.выходы через соответствующие дополнительные резисторы соединепы с первыми входами соответствующих эле- ментов И-НЕ,. .

Изобретение относится к импульс ной технике. Может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - исключение гоны неустойчивой генерации в широком днапаэоне длительностей rcHepHpycNajx имнульсов на кадцом из .выходов мультивибратора - достигается путем укорочения длительности воздей32 JJ (Л с ГчЭ до ся 00