Многофазный мультивибратор Советский патент 1979 года по МПК H03K3/29 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах, осуществляющих деление частоты следования импульсов и их временную задержку, в частности в устройствах синхронизации телевизионных систем.

Известен многофазный мультивибратор, который содержит основные транзисторы, количество которых равн количеству фаз мультивибратора, резисторы нагрузки в цепях коллекторов транзисторов, времязадающие конденсаторы, каждый из которых включен между коллектором предыдущего и базой последующего транзистора 1у1ультивибратора, резисторы смещения, через которые подается напряжение смещения на базы транзисторов ij .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является многофазный мультивибратор, который, содержит п основных- транзисторов, эмиттеры которых соединены через резистор с шиной нулевого потенциала П резисторов смещения, каждый из которых включен между базой соответствующего транзистора и средней точкой делителя напряжения, выполненного на двух резисторах и включенного

между полюсом источника питания и шиной нулевогопотенциала, П резисторов нагрузки, каждый из которых включен между коллектором соответствующего транзистора и полюсом источника питания, п времязадающих конденсаторов, каждый из которых включен между коллектором предыдущего и базой последующего транзисторов, причем, один из п времязсщаюсцих конденсаторов включен между коллектором последнего и базой первого транзистора, блокировочный конденсатор, который включен между средней точкой делителя напряжения и шиной нулевого потенциала 2 .«

Однако оба эти мультивибратора потребляют большую мощность/ что обусловлено небольшой величиной сопротивления резисторов нагрузки в цепях коллекторов транзисторов, и имеют недостаточную стабильность длительности импульсов/ обусловленную сравнительно слабой обратной связью между двумя соседними фазами мультивибратора и слабым насыщением транзисторов.

Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности и повышение стабильности длительности импульсоч. Достигается это тем, что в многофазный мультивибратор, содержащий и основных транзисторов,П резисторов смещения, каждый из которых включен между базой соответствующего транзистора и средней точкой делителя напряжения, выполненного на двух резисторах и включенного между полюсом источника питания и шиной нулевого потенциала, П времязадающих конденсаторов, каждый из которых включен между коллектором предыдущего и базой последующего транзисторов, причем один из п времязадающих конденсаторов включен между коллектором последнего и базой первого транзистора, блокировочного конденсатора, который включен между средней точкой делителя напряжения и шиной нулевого потенциала, введены П дополнительных транзисторов, проводимость которых противоположна проводимости основных транзисторов при этом эмиттеры основных транзисторов, соединены с шиной нулевого потенциала, эмиттеры дополнительных транзисторов - с полюсом источника питания, а коллектор каждого дополнительного транзистора соединен с коллектором.соответствующего основного транзистора,и резисторов, каждый из которых включен между эми тером и базой соответствующего допо нительного транзистора,п резисторо связи, каждый из которых включен между базой предыдущего и коллектором последующего дополнительных тра зисторов, причем база Г7 -го дополнительного транзистора соединена через резистор связи с коллектором первого дополнительного транзистора На фиг.1 изображена схема предла гаемого мультивибратора в режиме ав токолебаний при числе фаз, равном четырем; на фиг.2 приведены эпюры напряжений для двух соседних фаз, поясия ощие принцип работы предлагае мого многофазного мультивибратора. Предлагаемый многофазный мультивибратор состоит из основных транзисторов 1-4, эмиттеры которых соединены с шиной нулевого потенциала. База каждого из транзисторов 1-4 через резисторы 5-8 соответстве но соединена со средней точкой делителя напряжения, состоящего из ре зисторов 9, 10 и конденсатора 11. Через конденсатор 12 коллектор тран зистора 1 соединен с базой транзистора 2, коллектор которого через ко денсатор 13 соединен с-базой транзистора 3. Через конденсатор 14 кол лектор транзистора 3 соединен с базой транзистора 4, коллектор послед него соединен с базой транзистора 1 через конденсатор 15. Емкость кон денсатора 15 должна быть не менее, чем в 1,5 больше емкости каждо из конденсаторов J2-14. В цепь колектора каждого из основных транзисторов 1-4 включены дополнительные транзисторы 16-19, проводимость которых противоположна проводимости основных транзисторов. Коллектор каждого из дополнительных транзисторов 16-19 соединен с коллектором основного транзистора 1-4 соответственно. Эмиттеры дополнительных транзисторов 16-19 соединены с полюсом источника питания. База каждого из транзисторов 16-19 через резисторы 20-23 соответственно соединена с полюсом источника питания, кроме того база транзистора 16 через резистор 24 соединена с коллектором транзисто за 17, база транзистора 17 через резистор 25 соединена с коллектором транзисюра 18, база транзистора 18 через резистор 26 соединена с коллектором транзистора 19 и база транзистора 19 через резисгор 27 соединена с коллектором транзистора 16. Выходом первой фазы мультивибр атора является коллектор транзистора 1, второй фазы - коллектор транзистора 2, третьей фазы - коллектор транзистора 3, четвертой фазы - коллектор транзистора 4. Тип проводимости транзисторов может отличаться от приведенных на фиг.1. Например, транзисторы 1-4 могут быть р-п-р типа, а транзисторы 16-20 п-р-П типа. В этом случае необходимо изменить полярность включения источника питания. 11редлагаемое устройство может быть выполнено также на униполярных транзисторах. Четырзхф шзный мультивибратор работает следующим образом. При включении питающего напр5 жения, т.е. в начальный момент времен и (см.фиг.2), начинается заряд конденсаторов 12-15 через дополнительные транзисторы 16-19 и резисторы 20,24; 21,25; 22,26; 23,37 соответственно.Через конденсатор 15 протекает больший зарядный ток,чем через конденсаторы 12-14, что приводит к появлению на резисторе 5 потенциала,отпирающего транзистор 1. Уменьшение коллекторного напряжения транзистора 1 {см.фиг.2а) приводит к уменьшению потенциала на базе транзистора 19 (см.фиг,. 2д) , что в свою очередь,приводит к отпиранию транзистора 19 и к еще большему увеличению зарядного тока конденсатора 15. Потенциал на базе транзистора 1 увеличивается {см.фиг.2,б) и транзистор 1 насыщается. Транзисторы 16-18 и 2-4 находятся в это время в закрытом состоянии. Через насыщенный транзистор 1 начинает разряжаться конденсатор 12. Ток его разряда удерживает транзистор 1 в насыценном состоянии. Изменение потенциала на базе транзистора 2 в. момент времени яьгззанное

рлзрядом конденсатора 12, показано. на фиг.2,г. Продолжающийся заряд конденсатора 15 приводит к уменьшению положительного потенциала на базе транзистора 1. С другой стороны по мере разряда конденсатора 12 уменшается и его разрядный ток. Таким образом, наступает моментt2, когда транзистор 1 выходит из насыщения и его рабочая точка оказывается на линейном участке вольтамперной характеристики, в результате чего увеличивается потенциал на коллекторе этого транзистора, который передается чере конденсатор 12 на базу транзистора 2 Это приводит к уменьшению потенциала на коллекторе транзистора 2 и соответственно на базе транзистора 16. Уменьшение потенциала на базе транзистора 16 уменьшает, сопротивление этого транзистора по цепи эмиттерколлектор, что приводит к еще большему увеличению потенциала на коллекторе транзистора 1 .

Таким образом, начинает действовать положительная обратная связь между первой и второй фазами мультивибратора ив момент времени t -i, это приводит к быстрому запиранию транзистора 1 и отпиранию транзистор 2 (см.фиг.2,в). Одновременно уменьшается сопротивление эмиттер - коллектор тр.. : истора 16 и увеличивается сопротивление транзистора 19. Конденсат .о 12 начинает разряжаться через транзистор 1. Далее процесс протекает аналогично описанн9му для первой фазы мультивибраторов. Поочередно открываются транзисторы 3,4,и далее процесс повторяется, начиная с транзистора 1.

Таким образом, мультивибратор вырабатывает последовательности импульсоь, сдвинутые относительно друг друга по врем ни. Импульсы второй фазы (см.фиг.2,в) сдвинуты относительно импульсов первой фазы (см.фиг.2,а), импульсы третьей фазы сдвинуты относительно импульсов второй фазы и так далее. Так как в пpeдлaгaeмoм мультивибраторе, число устойчивых состояний которого равно числу фаз, основной транзистор соответствующей фазы большую часть длительности генерируемого импульса находится в насыщенном состоянии, то стабильность длительности выходных импульсов оказывается значительно большей, чем у известных многофазных мультивибраторов.

Уменьшение потребляемой мощности мультивибратором достигается за счет

того , что в момент времени, когда основной транзистор одной из фаз открыт, дополнительный транзистор этой же фазы, который выполняет роль сопротивления нагрузки основного транзистора, закрыт. Аналогично описанному выше четырехфазному мультивибратору работает П-фазный мультивибратор.

Устройство может работать также в режиме внешнего запуска. В этом случае разрывается цепь связи с коллектора транзистора 19 на базу транзистора 1 .

Импульс запуска положительной полярности подается через конденсатор 15 на базу транзистора 1.

Таким образом, введение дополнительных транзисторов и резисторов существенно повышает стабильность длительности импульсов многофазного мультивибратора при изменении питающего напряжения, а также резко уменьшает потребляемую мощность при одновременном улучшении формы генерируемых импульсов.

25

Формула изобретения

Многофазный мультивибратор с емкостными коллекторно-базовыми . связями на транзисторах, коллектор транзистора последней фазы которого соединен через конденсатор с базой транзистора первой фазы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и повышения стабильности длительности импульсов, в коллекторную цепь транзистора каждой фазы включены дополнительные транзисторы обратного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с полюсом источника питания, при этом каждый эмиттер через резистор соединен с базой своего транзистора, которая через соответствующий резистор связ.и, соединена с коллектором основного транзистора последующей фазы, присоединенного к коллектору дополнительного транзистора, причем база дополнительного транзистора последней фазы подсоединена через резистор связи к коллектору основного транзистора пepEfoй фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 255354, кл. И 03 К 3/29, 04.04.68.

2.Беленький А.Ф. Многофазные релаксаторы , К. Наукова Думка , 1966, с.108.