ЮТЕКА i Советский патент 1971 года по МПК H03K3/28 

Изобретение относится к области импульсной техники.

Известны мультивибраторы, в которых длительность формируемых импульсов определяется временем нагрева (или охлаждения) до определенной температуры термозависимых элементов (терморезисторов, транзисторов, полупроводниковых диодов, позисторов и др.).

Иедостатком известных устройств является значительное изменение длительности формируемых импульсов при изменении температуры окружающей среды.

С целью повышения температурной стабильности периода колебаний, уменьшения влияния на длительность импульсов колебаний питающих напряжений и температурного изменения коэффициетов сопротивления термозависимых элементов, а также повышения стабильности периода колебаний в предлагаемом мультивибраторе термозависимые элементы, подогреватели которых являются нагрузочными сопротивлениями триггера, включены в смежные плечи управляющей мостовой схемы, а входы управляемого триггера подсоединены к ее свободной диагонали.

Кроме того, каждый вход управляемого триггера подсоединен к одной из двух управляющих мостовых схем, содержащих термозависимые элементы, подогревателями которых Являются нагрузочные резисторы триггера, а

термозависимые элементы симметрично расположенных плеч мостовых схем имеют дополнительные подогреватели, включенные между полюсами источника питания.

Иа фиг. 1, 2 и 3 приведены блок-схемы предлагаемого мультивибратора.

Предлагаемый мультивибратор содержит триггер 1, который управляется выходным напряжением мостовой схемы 2, включающей

в себя два термозависимых элемента 3. Нагрев этих элементов осуществляется подогревающими элементами 4, которые являются нагрузками различных ПОЛОВ1Ш триггера. Напряжение с выхода мостовой схемы подается

на вход триггера через биполярный опорный элемент 5. При таком выполнении термомультивибратора температурная стабильность повышается за счет того, что напряжение, управляющее триггером, определяется не абсолютным значением температуры термозависимого элемента, а разностью температур двух термозависимых элементов, один из которых охлаждается, а другой нагревается.

Для уменьшения влияния температурного

изменения параметров триггера / включен биполярный опорный элемент 5, напряжение отпирания которого выбирается значительно выше напряжения срабатывания триггера /, поэтому температурное изменение напряжесущественным. В качестве биполярного опорного элемента могут быть использованы, например, два кремниевых стабилитрона, включенных последовательно и встречно. Триггер находится в состоянии, при котором левая половина закрыта, а правая открыта, при этом по нижнему подогревающему элементу проходит ток, который разогревает этот элемент, последний, в свою очередь, нагревает нижний термозависимый элемент, а верхний подогревающий элемент и верхний термозависимый элемент охлаждается. В результате нагрева нижнего и охлаждения верхнего термозависимых элементов напряжение на выходе мостовой схемы изменит полярность на положительную, а абсолютное его значение достигнет напряжения отпирания опорного элемента 5; за счет положительного напряжения, подаваемого через опорный элемент 5 на вход триггера 1, последний опрокидывается в другое устойчивое состояние (триггер выполнен на р-п-р транзисторах, и положительное напряжение является запирающим), при этом нижний подогревающий элемент ообесточивается, а верхний оказывается под током. В этом состоянии триггера происходит нагрев верхнего термозависимого элемента и охлаждение нижнего. В результате этих процессов положительное напряжение на выходе мостовой схемы начинает уменьщаться по абсолютной величине до нуля, затем изменяет полярность на отрицательную (температурный коэффициент термозависимых элементов отрицателен, т. е. их сонротивление с увеличением температуры уменьщается). Когда отрицательное напряжекие на выходе мостовой схемы достигнет напряжения отпирания биполярного элемента 5, то за счет отрицательного напряжения, подаваемого через этот элемент на вход триггера, последний опрокидывается, в результате чего верхний подогревающий элемент обесточивается, а нижний оказывается под током. Таким образом, схема возвращается в исходное состояние, после чего процесс повторяется Длительность импульса термомультивибратора определяется временем, в течение которого напрял-;ение на выходе моста изменяется по абсолютному значению на 2оп, где 2оп -напряжение отпирания опорного элемента 5, при этом разность температур термозависимых 3 изменяется от значения -{-Т элементов 3 изменяется от значения +v до -Т. Длительность импульсов термомультивибратора не зависит от температуры среды и определяется абсолютным значением разности температур термозависимых элементов 5. Термозависимые элементы могут включаться в общую ветвь моста либо в разные ветви, однако при любом включении необходимым условием является отсутствие саморазогрева, т. е. проходящий ток не должен вызывать разогрева термозависимых элементов 3. Если температурным изменением напряжения (тока,) опрокидывания триггера / можно пренебречь, то применение биполярного опорния длительности импульсов термомультивибратора без увеличения размера и веса термозависимых элементов. В мультивибраторе, в котором триггер управляется по двум входам однополярным напряжением (фиг. 2), может быть обеспеченя лучщая симметрия полупериодов колебаний и применен однополярный опорный элемент в виде регулируемого источника напряжения Е. Все четыре плеча моста содержат термозависимые элементы, что увеличивает скорость нарастания и величину управляющего сигнала, что позволяет увеличить опорное напряжение и стабильность периода колебаний без нрименения дополнительного усилителя. Управляющее напряжение на левый вход триггера поступает через диоды 6 и 7 после того, как напряжение на диагонали моста из термозависимых элементов 3 превысит величину опорного напряжения 2, а на правый вход - через диоды 8 т 9 после изменения полярности входного напряжения моста и увеличения его до значения, нревыщающего 2Повыщение стабильности периода колебаний при изменении питающих напряжений и температурного коэффициента сопротивления термозависимых элементов достигается за счет управления триггером от двух мостовых схем с термозависимыми элементами в момент их баланса (фиг. 3). Мостовые схемы имеют общую ветвь, состоящую из линейных резисторов, но могут быть выполнены раздельно. При работе мультивибратора сигналы на триггер поступают от двух мостовых схем через разделительные диоды 5 и 9 в момент равенства температур и сопротивлений взаимно компенсирующих термозависимых элементов в период обеспечения наилучщих условий компенсации влияния изменения температуры среды и питающих напряжений. Для этого, чтобы напряжение на выходной диагонали моста было достаточно для управления триггером, его линейные резисторы выбираются неодинаковыми по сопротивлению, либо последовательно с выходной диагональю моста подают небольщое напряжение, например, от источника питания триггера. При открывании правой половины триггера разогреваются верхний левый и нижний правый термозависимые элементы, а остальные охлаждаются, в результате этого напряжение на выходе левого моста изменяет полярность на отрицательную, диод 5 отпирается. Напряжение поступает на левый вход триггера, и он опрокидывается в -новое устойчивое состояние, при котором разогреваются верхний правый и нижний левый термозависимые элементы, а остальные охлаждаются. После того, как ноложительное напряжение па выходной диагонали правого моста, уменьщаясь, изменит полярность на отрицательную, отпирается диод 9, и триггер возвращается в исходное состояние. Если колебания такого мультивибратора при идентичных термозавнчтобы нижние термозависимые элементы мостов разогревались большей мощностью, чем верхние, т. е. нужен опорный разбаланс моста. С увеличением опорного разбаланса моста, при котором напряжение на его выходной диагОНали прилагается в запирающем паправлении к разделительному дподу, период колебаний возрастает, в подогреватели нижних термозависимых элементов подают большие переключаемые триггером мощности, чем в подо- 10 греватели верхних, либо в подогреватели нижних подают только постоянную мощность, включая их на источник питания триггера. В последнем случае обеспечивается равенство максимальных температур взаимно компенси- 15 рующих термозависимых элементов, что увеличивает верхнюю границу рабочих температур мультивибратора. Наибольшая скорость нарастания управляющего напряжения и лучшие условия термокомпенсации обеспечива- 20 ются при условии, если переключаемая мощность подается на все термозависимые элементы, а опорный разбаланс создается за счет подачи на подогреватели нижних термозависимых элементов постоянной мощности путем 25 включения их на источник питания триггера через постоянный или переменный резистор, которым устанавливается период колебаний мультивибратора. Питание мостовых схем может производить- 30 ся как постоянным напряжением, так и импульсным, при этом, если мостовые схемы питаются импульсным напряжением, то для увеличения управляющих напряжений без существенного разогрева термозависимых эле- 35 ментов диагонали мостов подключаются к источнику импульсного напрял ения большой скважности, а длительность импульсов выбирается меньше тепловой постоянной времени термозависимых элементов. Предмет изобретения 1. Мультивибратор, состоящий из управляемого триггера и управляющей мостовой схемы с источником напряжения в одной из диагоналей моста, содерл ;ащей термозависимые элементы косвенного нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности периода колебаний, термозависимые элементы, подогреватели которых являются нагрузочными сопротивлениямн триггера, включены в смежные плечи управляющей мостовой схемы, а входы управляемого триггера подсоединены к ее свободной диагонали. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения влияния на длительность импульсов колебаний питающих напряжений и температурного изменения температурных коэффициентов сопротивления термозависимых элементов, каждый вход управляемого триггера подсоединен к одной из двух управляющих мостовых схем, содержащих термозависимые элементы, подогревателями которых являются нагрузочные резисторы триггера. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью повыщения стабильности периода колебаний, термозавпсимые элементы симметрично распололсенных плеч мостовых схем имеют дополнительные подогреватели, включенные между полюсами источника питания.