Ждущий мультивибратор Советский патент 1992 года по МПК H03K3/284 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прецизионных измерительных преобразователях сопротивление-длительность, частота-напряжение (ток), таймерах и т.д.

Известен ждущий мультивибратор, содержащий два транзистора, времязадаю- щий конденсатор и резистор.

Недостатками такого мультивибратора являются низкая стабильность длительности формируемого импульса и значительное время восстановления.

Известен также ждущий мультивибратор, содержащий триггер на транзисторах разного типа проводимости, времязадаю- щий конденсатор, источник тока заряда времязадающего конденсатора, сравнивающее устройство (компаратор) и развязывающий диод в цепи разряда времязадающего конденсатора.

К недостатку этого мультивибратора следует отнести низкую температурную стабильность длительности формируемого импульса, значение которой трудно поддается прогнозу и расчету. Для достижения высокой температурной стабильности необходимо введение в схему индивидуальных корректирующих регулировок. Это выполняется при температурных испытаниях каждого экземпляра мультивибратора. Следует также отметить, что даже после индивидуальной настройки каждого мультивибратора не удается обеспечить долговременную стабильность длительности вследствие ухода параметров элементов схемы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ждущий мультивибратор, содержащий триггер на транзисторах разного типа проводимости, времязадающий конденсатор, ключ разряда времязадающего конденсатора, пороговый элемент (компаратор), опорный резистор и два идентичных источника тока с общим опорным элементом.

Повышение стабильности длительности формируемого импульса в мультивибраторе достигнуто применением двух идентичных источников тока, один из которых используется для заряда времязадающего конденсатора, а другой - для создания опорного напряжения (падение напряжения на опорном резисторе). Значения токов источников выбираются равными.

Однако в таком мультивибраторе в процессе заряда конденсатора постоянным остается значение тока, протекающего через опорный резистор. Значение же тока заряда изменяется (уменьшается), так как понижается коэффициент усиления выходного транзистора источника вследствие уменьшения напряжения на его переходе эмиттер- коллектор. Такое изменение тока приводит к отклонению длительности формируемого импульса от расчетного значения и не позволяет использовать схему такого мультивибратора

в качестве линейного измерительного преобразователя (сопротивление-длительность, емкость-длительность и т.д.).

Цель изобретения - повышение стабильности длительности формируемого импульса.

Поставленная цель достигается тем, что в ждущем мультивибраторе, содержащем триггер, первые вход и выход которого являются соответственно входом и выходом устройства, первый и второй источник тока с общим опорным элементом, времязадающий конденсатор, ключ разряда конденсатора, вход которого подключен к второму выходу триггера, а выход - параллельно обкладкам конденсатора, опорный резистор, подключенный первым выводом к выходу второго источника тока, а вторым - к общей шине питания, компаратор, выход которого подключен к второму входу триггера, дополнительно введены первый и второй ключи, управляющие входы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами триггера, а первые коммутирующие выводы соединены с выходом первого источника тока, а вторые соединены соответственно с первой и второй обкладками конденсатора, дополнительный опорный резистор первым выводом соединенный с второй обкладкой конденсатора, а вторым - с общей шиной

питания, дифференциальный усилитель - первый вход которого соединен с первым выводом опорного резистора, а второй вход с первым выводом дополнительного опорного резистора, суммирующий усилитель,

первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, второй - к первому выводу опорного резистора, а выход - к первому входу компаратора, повторитель напряжения, вход которого подключен к первой обкладке конденсатора, делитель напряжения, вход которого подключен к выходу повторителя, а выход - к второму входу компаратора.

На чертеже приведена схема ждущего мультивибратора.

Ждущий мультивибратор содержит первый источник 1 тока, второй источник 2 тока, опорный элемент 3, являющийся общим для указанных источников тока, первый 4 и второй 5 ключи, времязадающий конденсатор 6, ключ 7 разряда конденсатора 6, дополнительный опорный резистор 8, опорный резистор 9, дифференциальный усилитель 10, суммирующий усилитель 11, компаратор 12, повторитель 13 напряжения, резистивный делитель 14 напряжения, триггер 15.

Ждущий мультивибратор работает следующим образом.

В исходном состоянии схемы мультивибратора триггер 15 занимает такое положение, при котором на его первом выходе (выход устройства) действует сигнал низкого логического уровня, а на втором - высокого уровня. Коммутирующие выводы (Х-Х) ключа 4 находятся в разомкнутом состоянии, а коммутирующие выводы (Х--Х) ключей 5 и 7 замкнуты, так как на управляющих входах ключей 4 и 5 и 7 действуют соответственно сигналы низкого и высокого логических уровней. Времязадающий конденсатор 6 разряжен через замкнутые выводы 7 и напряжение на его обкладках практически равно нулю, т.е. UR - 0. Ток И источника 1 протекает через замкнутый ключ 5 и резистор 8 и создает на последнем падение напряжения Re. Ток h источника 2 протекает через резистор 9 и создает на нем падение напряжения RS . Токи li и 2 и резисторы 8 и 9 приняты и . Следовательно, . Дифференциальный усилитель 10 выделяет разность напряжений Uio Ue-Ug (в исходном состоянии Lho 0). Суммирующий усилитель 11 суммирует напряжения Ую и Ug. Выходное напряжение усилителя 11 является опорным для компаратора 12 и воздействует на его первый вход. Значение напряжения, воздействующего на второй

вход компаратора 12. определяется как

U8

U i/i - -; Uy О (где К коэффициент деле- К

ния напряжения на выходе повторителя 13 делителем 14). Значение коэффициента К выбирается из условия обеспечения

U8

К

Un

При поступлении на вход мультивибратора формируемого импульса триггер 15 изменяет свое состояние на обратное - на первом выходе возникает сигнал высокого

логического уровня, а на втором - низкого. При этом ключи 5 и 7 переходят в разомкнутое, а ключ 4 в замкнутое состояние и конденсатор 6 начинает заряжаться током И. По мере возрастания напряжения на конденсаторе 6 значение тока И уменьшается, в то же время значение тока 12 остается неизменным (l2 const). Это будет приводить к возникновению разности напряжений Uio1 U81-U9 на выходе усилителя 10 и, следовательно, к уменьшению напряжения Un на выходе сумматора 11 (где Lho1 и Us - напряжения на выходе усилителя 10 и на резисторе 8 при заряде конденсатора 6). При равенстве напряжений Un и

U6 + Us .. i U6 + U8 , т.е. при Uii .на

141ч

выходе компаратора 12 возникает импульс, который устанавливает триггер 15 в первоначальное положение (исходное со- стояние схемы).

Будем считать, что к моменту г прекращения процесса заряда конденсатора б величина тока Ui уменьшилась на ДИ.

0

5

СПС.IIV I4-i I П

ре 6 и резисторе 8 будет Uc

Значение суммарного напряжения Uc на последовательно включенных конденсатоi (h г

С6

+ (I i- Д 1i) Re. Напряжение на выходе сумматора равно Un (12-Д1|) Нэ.

U

При равенстве -Ј- Un и с учетом h- h I К

и Rs R« R имеем т Се R (К-1).

Таким образом, благодаря коррекции

0 опорного напряжения при изменении тока заряда времязадающего конденсатора в данном устройстве достигается высокая стабильность длительности формируемого импульса. Это дает возможность использо5 вать мультивибратор в качестве широтно- импульсного преобразователя с высокой степенью линейности выходной характеристики.

Формула изобретения

0Ждущий мультивибратор, содержащий

триггер, первый вход и выход которого соответственно являются входом и выходом устройства, первый и второй источники тока с общим опорным элементом, времязадаю5 Щий конденсатор, первый ключ разряда конденсатора, управляющий вход которого подключен к второму выходу триггера, а выходы подключены параллельно обкладкам времязадающего конденсатора, опорный

резистор, первый вывод которого подключен к выходу второго источника тока, а второй - к общей шине питания, компаратор, выход которого подключен к второму входу триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности формируемой длительности импульса, в него дополнительно введены второй и третий ключи, управляющие входы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами триггера, а их первые коммутирующие выводы соединены с выходом первого источника тока, а вторые выводы соответственно соединены с первой и второй обкладками вре- мязадающего конденсатора, второй опорный резистор первым выводом соеди0

5

пен с второй обкладкой конденсатора, а вторым - с общей шиной питания, дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого соответственно соединены с первыми выводами первого и второго опорных резисторов, суммирующий усилитель, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом дифференциального усилителя и его вторым входом, а выход - с первым входом компаратора, повторитель напряжения, вход которого соединен с первой обкладкой конденсатора и делителя напряжения, вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, а выход - с вторым входом компаратора.

Использование: в прецизионных измерительных преобразователях сопротивление-длительность, частота-напряжение (ток), таймерах. Сущность изобретения: ждущий мультивибратор содержит источники 1 и 2 тока с общим опорным элементом 3, времязадающий конденсатор 6, ключ 7 разряда конденсатора 6, первый опорный рези- стор 9, резистивный делитель 14 напряжения, триггер 15. Введение дополнительных ключей 4 и 5. второго опорного ре