КМОП-мультивибратор Советский патент 1988 года по МПК H03K3/281 

Фие, 7

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре в качестве экономического генератора коротких импульсов с высокой нагрузочной способностью.

Целью изобретения является повышение экономичности и нагрузочной способности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема КМОП-мультивибратора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

КМОП-мультивибратор содержит первый 1, второй 2 инверторы, первый 3, второй 4 резисторы, конденсатор. 5, датчик 6 тока, элемент 2 ИЛИ-НЕ 7, диод 8, дополнительный конденсатор 9, источник 10 питания. Датчик тока 6 содержит третий 11, четвертый 12 резисторы,п-р-п транзистор 13.

КМОП-мультивибратор работает

следующим образом.

I

В первом квазиустойчивом, относительно продолжительном состоянии транзистор 13 закрыт, на выходе первого инвертора 1 присутствует напряжение О, на выходе второго инвертора 2 - 1. Конденсатор 5 заряжается через открытый р-канальный транзистор второго инвертора 2, резистор 4 и открытый п-канальный транзистор первого инвертора 1. Напряжение на резисторе 4 (фиг. 2А), создаваемое током заряда конденсатора 5, экспоненциально уменьшается. По мере приближения этого напряжения к напряжению переключения первого инвертора 1 у последнего постепенно возрастает сквозной ток и в момент времени, определяемый сопротивлением третьего резистора 11, который может быть регулируемьи4, начинает открываться п-р-п-транзистор 13. Уменьшение напряжения на его коллекторе (фиг.2В) передаваясь через дополнительный конденсатор 9, вызывает уменьшение напряжения на входе первого инвертора 1 и приближение его к порогу переключения, что, в свою очередь, увеличивает сквозной ток и приводит к еще большему открыванию транзистора 13. Из-за действия такой положительной связи в точке А (фиг.1) возникает скачок напряжения, в результате которого напряжение на входе первого инвертора 1 достигает напряжения переключения и тем самым инициируется регенеративный процесс, поддерживаемый положительной, обратной связью через конденсатор 5, а

также положительной обратной связью через дополнительный конденсатор 9. За счет действия обеих цепей обратной связи значительно сокращается время существования сквозного тока

через первьй инвертор 1, что сзтдестг( венно уменьшает общее энергопотребление мультивибратора.

По завершении регенеративного процесса схема переходит во второе квазиустойчивое, относительно кратковременное состояние. При этом на входах элемента 2 ИЛИ-НЕ 7 присутствуют напряжения, характерные для уровня О (фиг. 2В, 2с), а на его

выходе появляется уровень, превьш аю- щий 1 (фиг. 2Д). Начинается перезаряд конденсатора 5 по цепи: поло- жительнй полюс источника 10 питания, р-канальный транзистор элемен-

та 2 ИЛИ-НЕ 7, диод 8, конденсатор 5, п-канальный транзистор второго инвертора 2, вход датчика 6 тока, отрицательный полюс источника 10 питания. Ток перезаряда удерживает

транзистор 13 в состоянии насыщения. По мере заряда конденсатора 5 -напряжение на входе первого инвертора 1 приближается к напряжению переключения и его сквозной ток поступает

на вход датчика 6 тока. По достижении напряжения на входе первого инвертора 1 уровня переключения развивается регенеративный процесс, в результате которого схема переходит вновь в цервое квазиустойчивое состояние. Длительность пребывания КМОП-мультивибратора во втором квазиустойчивом состоянии относительно мала ив основном определяется временем перезаряда конденсатора 5 через сопротивления открытых р- и п-канальных транзисторов КМОП-элементов 2,7,

Резистор 3 предназначен для ограничения тока через защитные диоды

первого инвертора 1.

Схема (фиг.1) генерирует короткие отрицательные импульсы, для получения положительных импульсов необхо- димо включить вход датчика тока в цепь положительного полюса источника 10 питания, изменив, структуру транзистора 13 на р-п-р, а элемент 7 заменить на 2 И-НЕ.

Нагрузочная способность КМОП-муль- тивибратора зависит от применяемого транзистора и сквозного тока КМОП- элементов и может достигать сотен -; миллиампер, т.е. во много раз больше, чем у прототипа.

Формула изобретения

1 . КШП-мультивибратор, содержащий первый и второй инверторы, первый и второй резисторы, конденсатор выходную шину, источник питания, причем положительный полюс источника питания соединен с плюсовыми контактами питания первого и второго инверторов, выход первого инвертора соединен с входом второго инвертора и с первым выводом второго резистора, выход второго инвертора соединен через конденсатор с вторым выводом второго резистора и с первым выводом первого резистора,, второй вьшод которого соединен с входом первого инвертора, отличающнйс я тем, что, с целью повьшения экономичности и нагрузочной способности, в него введены датчик тока, элемент 2 Ш1И-НЕ, диод и дополнительный кон- денсатор, причем вход датчика тока соединен с минусовыми контактами источника питания первого и второго инверторов и элемента 2 ИЛИ-НЕ, а

0

S 0 5 0

выход - с первым входом элемента 2 ИЛИ-НЕ и через дополнительный конденсатор - с вторым выводом второго резистора, выход элемента 2 ИЛИ-НЕ соединен с анодом диода, катод которого соединен с вторым выводом второго резистора, второй вход элемента 2 ИЛИ-НЕ соединен с выходом вто- рого инвертора, выходная шина соеди- . нена с выходом датчика тока, плюсовой контакт питания элемента 2 ИЛИ-НЕ соединен с положительным полюсом источника питания и с плюсовьш контактом питания датчика тока, минусовой контакт питания которого соединен с отрицательным полюсом источника питания.

2. КМОП-мультивибратор по п. 1, отличающийся тем, что датчик тока содержит п-р-п-транзис- тор, третий и четвертый резисторы, причем база п-р-п-транзистора и первый вывод третьего резистора соединены с входом датчика тока, коллектор п-р-п-транзистора и первый вывод четвертого резистора соединены с выходом датчика тока, эмиттер п-р-п- транзистора и второй вывод третьего резистора соединены с минусовым контактом датчика тока, второй вывод четвертого резистора соединен с плюсовым контактом датчика тока.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре в качестве экономического генератора коротких импульсов с высокой нагрузочной способностью. Целью изобретения является повьппение экономичности и нагрузочной способности устройства. Для достижения зтой цели в устройство, содержащее инверторы 1 и 2, резисторы 3 и 4, конденсатор 5 и источник 10 питания, дополнительно введены датчик 6 тока, элемент 2 РШИ-НЕ 7, диод 8 и дополнительный конденсатор 9. Датчик 6 тока содержит резисторы 11 и 12 и транзистор 13 п-р-п-типа проводимости. Нагрузочная способность предложенного мультивибратора зависит от применяемого транзистора и сквозного тока КПОМ-элементов и может достичь сотен миллиампер, что во много раз выше, чем у прототипа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л

t/ I

иил

в

и j Uun

пгт

и I

Uun

1

t

фуе. 2