Мультивибратор Советский патент 1980 года по МПК H03K3/28 

(54) МУЛЬТИВИБРАТОР

.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в уст ройствах автоматики и вычислительной техники. Известен мультивибратор, содержащий два триггера, вьшолненные на логических элементах И-НЕ, времязадающий конденсатор, два Диода, катсды которых соеди нены с выходамипервого, триггера, а выходы второго триггера подсоединены к соответствующим входам первого |l1. Известное устройство обладает недостаточной стабиль)иостью частоты повторения импульсов, невозможностью получения независимой, плавной электронной регулировки как длительности, так и скважности генерируемых импульсов. Известен мультивибратор, содержащий триггерна логических элементах И-НЕ, два инвертора, два конденсатора, два диода 2. Недостатком этого устройства является невозможность получения независимой, плавной электронной регулировки длительности и скважности генерируемых импульсов. Цель изобретения - обеспечение независимой электронной перестройки длитель ности и скважности импульсов. . Указанная цель достигается тем, что в MyobTViBK pafopt соиерукаший триггер на логических элементах И-НЕ, два инвертора, два конденсатора и два диода, выхо- , ды триггера соединень с установочными входами противоположных плечей че{)ез . упомянутые диоды и инверторы, соединенные поспедоватепьйо, а к точкам соединения: анодов диодов с входами инверторов подключены первые обкладки двух конденсаторов, введены четыре доЦолнит.егсьных диода, два транзистора и четыре резистора, причем базы ранзисторсе через первый и второй резисторы подключены к выходам триггера, коллекторы - к источникам управляющего напряжения, а эмиттеры- - к вторым обкладкам конденсаторов н через параллельно соединенные третий резистор и первый дополнительный диод 1 четвер738106тый резистор и второй дополнительный ди од -.«установочным входам триггера и выходам инверторов, вход запуска подклю чен к катодам третьего и четвертого дополнительных диодов, аноды которых под.кдючены к первым обкладкам конденсаторов, входам инверторов и анодам диодов, С целью обеспечения режима самовозбуждения, в данный мультивибратор може быть; введен логический элемент И-НЕ, входь которого подключены к выходам триггера, а выход через пятый дополнительный диод подключен к катодам третьего и четвертого дополнительных диоДЫв. . На фиг, 1 представлена принципйальнай электрическая схема мультивибратора; Ite фиг, 2 - диаграммы напряжений в различных точках устройства. Мультивибратор содержит триггер 1, выполненный на логических элементах ИНЕ 2 и 3, диоды 4-1О| конденсаторы 11 и 12, резисторы 13-16, транзисторы 17 и 18 и логические элементы НЕ 19 и 20. И-НЕ 21. зажиМ 22 запуска (установки исходного состояния мультивибратора), зажимы 23 и,24 для подклю чения источников управляющих напряжений, выход 25 мультивибратора. Мультивибратор работает следующим образом, После подачи напряжения питйтая (фиг. 2а-ж, момент ), поскольку конденсаторы 11 и 12 разряжены, на вх дах логических элементов И-НЕ 2 и 3 сохраняется низкий потенциал, вследстви чего на их выходах устанавливаются уро ни логической 1 (высокий потенциал), В случае отсутствия в мультивибраторе логического элемента И-НЕ 21 и.при уров не логической 1 на зажиме 22 (фиг, 2а на выходах логических элементов И-НЕ 19 и 2О устанавливаются уровни логического О, (фиг, 2 г,д), которыми поддерживаются уровни логической 1 на выходах. дЬгическйх элементов И-НЕ 2 и 3 (фиг, 26, в). Импульсы на выходе мультивибратора в. этом случае отсутствуют, При подаче на зажим 22 импульса уровня логического О (фиг, 2а, момент fe-) ) на выходах логических элементов Н 19 и 20 устанавливаются уровни логиче кой 1 (фиг, 2г, д, Момент -Ь). При эт триггер 1 принимает одно из двух устой чивых положений, при которых на выходе .логического элемента .И-НЕ 2 либо 3 ус танавливается уровень логического О, ПрёДпОложим, что на выходе логического элемента И-НЕ 3 устанавливается уровень логического О .(фиг. 2в), при этом на выходе логического элемента И-НЕ 2 устанавливается уровень логической 1 (фиг, 2б). Для того, чтобы триггер 1 принял определенное исходное состояние, зажим 22 необходимо подключить к третьему входу либо логического элемента И-НЕ 2, либо 3. Эта связь на фиг; 1 показана пунктиром. Уровнем логической 1 с выхода логического элемента И-НЕ 2 открывается транзистор 17, при этом конденсатор 11 заряжается по цепи: плюс источника управляющего напряжения (зажим 23), малое сопротивление открытого транзистора 17, диода 5, малое выходное сопротивление логического элемента И-НЕ, 3,на вькоде которого при этом низкий потенциал. Напряжение на эмиттере транзистора 17 возрастает по экспоненциальному закону (фиг, 2е, момент -fc - i: 2 ) Дополнительно конденсатор 11 заряжается по цепи: плюс источника питания, малое вькЬдное сопротивление запертого логического элемента НЕ 19, резистор 14, малое сопротивление открытого диода 8, зажим 22, на котором в этот момент низкий потенциал (уровень логического О), причем постоянная времени этой цепи в несколько раз превышает постоянную времени цепи, в которую входит транзистор 17. Конденсатор 12 в этот интервал времени заряжается по цепи: плюс источника питания, малое выходное сопротивление запертого логического элемента НЕ 20, резистор 16, малое сопротивление открытого диода 9 зажим 22 (фиг, 2ж, интервал ). Транзистор 18 при этом заперт, так как на выходе логического элемента Й-НЕ 3 поддерживается уровень логического О (фиг, 2в), В момент око.нчания входного импульса на зажиме 22 (фиг, 2.а, момент t/ ), на катодах диодов 8 и 9 устанавливается Уровень логической 1, вследствие чего диоды 8 и 9 запираются и отключают входы элементов НЕ 19 и 20 от зажима 22, Поскольку после окончания входного импульса на выходе лргического элемента И-НЁ 2, сохраняется Уровень логической 1, то диод 6 оказывается запертым. С этого момента конденсатор 12 разряжается через диод 7, входную и вькодную цепь логического элемента НЕ 2О, который при этом бказывается охвачен глубокой отрицательной обратной связью через конденсатор 12, Напряжение на выходе логичес кого элемента И-НЕ 20 убывает по линейному закону (фиг. 2д, интервал -t -ts) На выходе Логического элемента И-НЕ - 19 в этот интервал времени сохраняется уровень логической 1, поскольку на вько де логического элемента И-НЕ 3 г уро вень логического О. Уровень логического О на выходе логического элемента И-НЕ 3 сохраняется до момента, при котором напряжение на выходе логического элемента НЕ 2 О уменьшается до напряжения запирания логическ го элемента И-НЕ 3. При повышении потенциала на выходе логического элемента И-НЕ 2 происходит скачкообразное опрокидывание триггера 1, в результате которого на выходах логических элементов И-НЕ 2 и 3 устанавливаются уровни логического О и логической 1 соответственно (фиг. 2 б, в момент времени t с На выходе логического элемента НЕ 20 устанавливается уровень логической 1 (фиг. 2д, момент ), запирается диод -7, а уровнем логической 1 с выхода ло гического элемента И-НЕ 3 открывается транзистор 18. С этого момента конденсатор 12 восстанавливает заряд по цепи плюс источника управляющего напряжения (зажим 24), открытый транзистор 18, диод 6, малое выходное сопротивле.ние логического элемента И-НЕ 2, на вы ходе которого в этот момент нийкий потенциал, с этого же момента (с момента i, ) конденсатор 11 разряжается по линейному закону через диод 4, входную , и выходную цепи логического элемента НЕ 19. Разряд происходит до момента опрокидывания триггера 1 в исходное состояние, при котором на вькоде логического элемента И-НЕ 2 устанавливается уровень логической 1 (фиг. 2б, момент fc), а на выходе элемента И-НЕ 3 уровень логического О (фиг. 2в, момент f}. Далее описанные процессы .периодически повторяются вплоть до подачи на зажим 22 импульса логического О, которы1 .автоколебательный режим мультЬсвибратора срывается. Длительность импульсов логического О на выходе логического элемента И-НЕ 2 равна интервалу времени, в течение ко торого потенциал на выходе логического элемента НЕ 19 понизится до напряжения управляющего источника, подключенного к зажиму 23, до напряжения запирания логического элемента 23, до напряжения запирания логического элемента И-НЕ 2. При 7 06 ,6 уменыйении управляющего напряжения, напряжейие да эмиттере транзистора 16 также понизится (фиг. 2е, момент t-,). Еслимомент п онижения управляющего напряжения оказывается внутри интервала формирования импульса логического О с выхода логического элемента И-НЕ 3, то после окончания импульса (после опрокидывания триггера 1), напряжение на выходе логического элемента НЕ 19 скачком уменьшается до напряжения управляющего источника (зажим 23), после чего по линейному закону убывает до напряжения запирания логического элемента И-НЕ 2 (фиг. 2г, момент -tg). Так как скорость разряда конденсато- ра 11 при его разряде сохраняется постоянной, длительность формируемого импульса пропорциональна напряжению управляющего источника. При уменьшении управлякмдёго напряжения уменьшается длитель-ность импульса логического О на выходе логического элемента И-НЕ 2, так как для разряда конденсатора 11 при этом требуется меньшее время. Аналогичным образом зависит длительность импульса логическо о О на зажиме 25 от напряжения управляющего источника, подключенного к зажиму 24. При изменении управляющих напряжений от уровня логического О до уровня логической 1 длительность импульсов формируемых мультивибратором, изменяется от минимальной величины, определяемой быстродействием применяемых логических элементов И-НЕ 2 и 3, НЕ 19 и 20, частотными свойствами применяемых диодов и транзисторов, до максимальной величины определйемой постоянной времени разряда конденсаторов 11 и 12. Если выводные импульсы логического О снимаются с зажима 25 и при этом необходимо изменять скважность импульсов, сохраняя постоянной их длительное Tb,v напряжение управляющего источника, подключенного к ражиму 24, поддерживается постоянным, а напряжение источника, подключенного к зажиму 23, соответствующим образом изменяется. Если необходимо изменять длительность формируемых импульсов, сохраняя из скважность, зажимы 23 и 24 либо через делитель напряжения подключаются к одному источнику управляющего напряжения (черезделитель напряжения, вьшолненный, например, на резисторах для установки требуемой длительности импульсов и скважности), либо зажимы 23 и 24 объединяются и подключаются к одному источнику управляющего напряжения, при этом требуемые длительносяъ и скважность устанавливаются соответствующим выбором постоянных времени разряда конденсаторов 11 и 12.. .

Для автоматического запуска му ль тивибратора выход логического -элемента И-НЕ 21 через диод 10 подключается к зажиму 22. После подачи напряжения питания на выходах логических элементов И-НЕ 2 и 3 устанавлив)аются уровни лргической 1, вследствие чего на выходе логического элемента И-ЙЁ 21 устанавливается уровень логического О, которым запускается мультивибратор. Для срыва автоколебательного режима мультивибратора импульсы запуска подаются на зажим

Начальные длительность и скважность импульсов, формируемые мультивибратором регулируются соответствующим выбором величин емкостей конденсаторов 11 и 12, При вьтолнении предлагаемого мультивибратора: на потенциальных логических элементех 136 серий изменение управляющего напряжения от уровня логического О до уровня логической 1 (на одном из зажимов 23 или 24) приводит к увеличению длительности формируемых импульсов в 5-6 раз, что соответственноприводит к изменению скважности формируемьгх импульсов.

Изменение в 3,5 раза длительности формируемых импульсов путем одновременного, согласованного изменения управляющих напряжений (например, через делитель напряжения от одного источника) при водит к изменению скважности формируем Мых импульсов лишь на 0,1 от первоначальной величины.

Формула изобретения

инвертора, два конденсатора и два диода, вькоды триггера соединены с установочными входами противоположных плечей через упомянутые диоды и инверторы, соединенньте Последовательно, а к точкам соединения анодов диодов с выходами инверторов подключены первые обкладки двух конденсаторов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимой электронной.перестройки длительности и скважности импульсов, в него введены четыре дополнительных диода, два транзистора и четыре резистора, причем базы транзисторов через первый и второй резисторы подключены к выходам триггера, коллекторы - к источникам управляющего напряжения, а эмиттеры - к вторым обкладкам конденсаторов и через параллельно соединенные третий резистор и первый дополнительный диод и. четвертый резисторы и второй дополнительный диод к установочным входам триггера и выходам инверторрв, вход запуска подключен к катодам третьего и четвертого дополнитёльньи диодов, аноды которых подклкичены к первым обкладкам конденсаторов, входам инверторов и анодам диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР №482878, кл. 2 И 03 К 5/01, 24.04.72.