Мультивибратор Советский патент 1980 года по МПК H03K3/281 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве формирователя прямоугольных импульсов.

Известны мультивибраторы с малым , потреблением мощности,.выполненные на четырех попарно соединенных коллекторами транзисторах разного типа проводимости 1 и 2,О

Недостатком таких мультивибраторов с регулируемой частотой является большая температурная нестабильность частоты. Объясняется это тем, что , 15 времязадсоощие резисторы одновременно обеспечивают напряжение смещения на базах открытых транзисторов и при увеличении сопротивления этих реёнсторов транзисторы могут выходить из 20 режима насыщения, в результате чего увеличивается температурная нестабильность .частоты мультивибратора, поскольку сопровтиления переходов коллектор-эмиттер открытых транзисто- 25 ров являются элементами времязадающих цепей мультивибратора. Вследствие этого подобные мультивибраторы имеют ограниченный диапазон регулировки частоты.30

Кроме этого, температурная нестабильность обусловлена еще тем, что заряд времяэадающих конденсаторов осуществляется через базовые цепи открытых транзисторов, что создает дополнительный источник смещения этих транзисторов, приводящий к непостоянству их базовых токов и напряжения насыщения.

Цель изобретения - увеличение стабильности частоты.

Для достижения указанной цели в мультивибратор, содержащий два ключа, каждый из которых состоит из двух транзисторов разного;типа проводимости, коллекторы которых объединены, эмиттер одного подк.гаочен к шине питания, а его база через резистор смещения - к общей шине, 3MiiTTep другого подключен к общей шине, а его база через резистор смещения - к шине питания, транзисторы одного типа проводимости, принадлежащие разнйм ключам соединены емкостными и резистивно-емкостными коллекторно-базовыми связями, введены в коллекторно-базовые связи первый и второй диоды, подключенные i базе каждого транзистора первого ключа в направлении, противоположном переходу эмиттер-база транзистора.

а точки соединения первого и второго диодов с cooтвeтcтвs oщими конденсаторами колЛекторно-базовых связей соеднены через времязадающий резистор, и -третий и четвертый диоды, включенные последовательно с резисторс1ми смешения второго ключа в том же направлении, что и первый и второй диоды.

В указанном мультивибраторе, с .целью обеспечения возможности подстройки скважности импульсов, последовательно с каждым диодом, соединяющим времязадающие конденсаторы с эмиттерами транзисторов, включены резисторы,. ,

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого мультивибратора.

Минусовая шина -питания соединена с эмиттерами транзисторов 1 и 2 типа п-р-п, с резистором 3 смещения в цепи базы транзистора 4 и через резистор 5 подстройки скважности и последовательно соединенный с ним в прямом направлении диод б - с точкой соединения общего времязадающего резистора 7, времязадающего конденсатора 8 и диода 9, подключенного в обратном направлении к базе транзистора 1. Плюсоваяшина питания соединена с эмиттерами транзисторов 4 и 10 типа р-п-р, с резистором 11 смещения в цепи базы транзистора 1 и через резистор 12 подстройки скважности и последовательно соединенный с ним в прямом йаправлении диод 13 с другой точкой соединения общего времязадающего резистора 7, времязадающего конденсатора 14 и диода 15, подключенного в обратном направлении к базе транзистора 4. Точка соединения коллекторов транзисторов 1 и 4 соединена через резистор 16 смещения, шунтированный ускоряющим конденсатором 17, с базой транзистора 2 и через резистор 18 смещения, шунтированный ускоряющим конденсатором 19 - с базой транзистора 10. Точка соединения коллекторов транзисторов 2 и 10 соединена с времязадающими конденсаторами 8 и 14, Мультивибратор работает следую,щим образом. .

Предположим, что после подключения источника питания наступает режим, при котором оба транзистора 1 il 4 находятся в активном режиме. В этот момент последовательно соединенные времязадающие конденсаторы 8 и 14 заряжсцотся от источника питания по цепи: резистор 12, диод 13, конденсатор 8, диод б и резистор 5. Один из транзисторов, например транзистор 1, открывается быстрее {вследствие неравномерности диффузии осноных носителей из эмиттерд в базу), что. вызывает резкое уменьшение напржения на его коллекторе. Этот скачок напряжения через ускоряющие конденсаторы 17 и 19 мгновенно прикладывается к базам транзисторов 2 и 10, что вызывает отпирание транзистора 10 и запирание транзистора 2. Так как транзистор 10 открылся, то напряжение заряда конденсатора 14 положительной полярностью через диод

15прикладывается к базе транзистора 4 и приводит к уменьшению тока его коллектора, т.е. его запиранию. При этом транзистор 1 еще более открываеся за счет положительного напряжения смещения, подаваемого через резистор 11.

Этот скачок напряжения вновь прикладывается через ускоряющие конденсаторы 17 и 19 к базам транзисторов 2 и 10 и все транзисторы лавинообразно переходят в состояние, при котором транзисторы 1 и 10 открыты, а транзисторы 2 и 4 закрыты.

Таким образом, транзистор 1 находится в открытом состоянии за счет положительного напряжения смещения, подаваемого на базу этого транзистора через резистор 11, при этом диод 9 закрыт, так как -по отношению к напряжению питания; он включен в обратном направлении. Соответственно, транзистор 10 так же открыт за счет отрицательного напряжения, подаваемого на его базу через резистор 18 и открытый транзистор 1, а транзи-стор 2 закрыт, так как его база соединена с эмиттером через резистор

16и открытый транзистор 1. Транзистор 4 находится . в закрытом состоянии за счет положительного напряжения, подаваемого на его базу через открытый диод 15 с времязадающего конденсатора. 14, при этом диод 13 закрыт положительным напряжением на конденсаторе 14.

В таком состоянии мультивибратора времязадающий конденсатор 8 быстро заряжается до напряжения питания по цепи: открытый транзистор 10, конденсатор 8, диод б и резистор 5, минуя базовую цепь транзистора 1 , так как диод 9 закрыт.Времязадающий конденсатор 14 медленно разряжается по двум цепям: открытый транзистор 10, конденсатор 14, времязадающий резистор 7, диод 6, резистор 5 и открытый транзистор 10, конденсатор 14, диод 15, резистор 3, При разряде конденсатора 14 до напряжения запирания диода 15 (порядка 0,7 В) транзистор 2 начинает открываться, так как на базу этого транзисгора подается отрицательное напряжение смещения через резистор 3. В результате транзистор 1 выходит из режима насыщения (напряжение на его коллекторе увеличивается). Объясняется это тем, что ток коллектора любого насыщенного транзистора ох- раничивается током его базы, т.е резистором смещения. Если уменьшить сопротивление нагрузки в цепи коллектора транзистора, то он выходит из режима насьщения, работая в режиме ограничения тока нагрузки, т.е. в режиме стабилизатора тока. Увеличение напряжения на коллекторе транзистора 1 через ускоряющие конденсаторы 17 и 19 и резисторы 16 и 18 прикладывается к базам транзисторов 2 и 10, вызывая отпирание транзистора 2 и запирание транзистора 10. Так как транзистор 2 открылся, то напряжение заряда конденсатора 8 отрицательной полярностью прикладывается через диод 9 к базе транзистора 1 и приводит к его запиранию. Мультивибратор лавинообразно переходит в состояние, при котором транзисторы 2 и 4 открыты, а транзисторы 1 и 10 закрыты. В этот момент времязадающий конденсатор 14 алстро заряжается до напряжения питания по цепи: резистор 12, диод 13, конденсатор 14, открытый транзистор Времязадающий конденсатор 8 медленно разряжается по двум цепям: резистор 12, диод 13, Времязадающий резистор

7,конденсатор 8, открытый транзисто 2 и резистор 11, диод 9, конденсатор

8,открытый транзистор 2.

При разряде конденсатора 8 до напряжения запирания диода 9 {порядк 0,7 В) транзистор 1 начинает открываться, так как на базу этого транзистора подается положительное напряжение смещения через резистор 11. В результате транзистор 4 выходит из режима насыщения и напряжение на его коллекторе увеличивается. Этот скачок напряжения через ускоряющие конденсаторы 17 и 19 и резисторы 16 и 18 мгновенно прикладывается к базам транзисторов 2 и 10, вызывая отпирание транзистору 10 и запирание .тран зистора 2. Так как транзистор 10 открылся, то напряжение заряда конденсатора 14 положительной полярностью прикладывается через диод 15 к базе транзистора 4 и приводит к его запиранию. Мультивибратор лавинообразно переходит в исходное состояние, при котором транзисторы 1 и 10.открыты, а транзисторы 2 и 4 закрыты. Затем весь процесс повторяется.

Таким образом, Времязадающий резистор 7 является общим в цепях разрда конденсаторов 8 и 14 и поэтому, если изменять величину резистора 7, меняется частота автоколебаний мультивибратора при сохранении постоянной скважности импульсов. Резистор 5 находится в цепи разряда только конденсатора 14, а резистор 12 - только конденсатора 8. Поэтому с помощью этих резисторов можно подстраивать скважность импульсов мультивибратора. Как видно из схемы, величины всех резисторов (3, 11, 16 и 18) в цепях смещения транзисторов не зависят от величины времязадающих резисторов (5,7 и 12). Поэтому частоту мультиoвибратора можно изменять в очень широких пределах, не нарушая режима работы транзисторов и не уменьшая соответственно стабильность частоты.

15

Формула изобретения

1.Мультивибратор, содержащий два , каждый из которялх состоит из

0 двух транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых объединены, эмиттер одного подключен к шине питания, а его база через резистор смещения - к общей шине, эмит5тер другого подключен к общей шине,

а его база через резистор смещения к шине питания, транзисторы одного типа проводимости, принадлежащие разным ключам, соединены емкостными и

0 резистивно-емкостными коллекторнобазовыми связями, отличающийс я тем, что, с целью увеличения стабильности частоты, в коллекторнобазовые связи введены первый и второй диоды, подключенные к базе каждого

5 транзистора первого ключа в направлении, противоположном переходу эмиттер-база транзистора, а точки соединения первого и второго диодов с соответствующими конденсаторами

0 коллекторно-базовых связей соединены через Времязадающий резистор, и третий и четвертый диоды, включенные последовательно с резисторами смещения второго ключа в том же направле5нии, что и первый и второй диоды.

2.Мультивибратор по njl, о т чающийся тем, что, с цепью обеспечения возможности подстройки скважности импульсов, последователь0но с каждым диодом, соединяющим времязадающие конденсаторы с эмиттерами транзисторов, включены резисторы.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США №3767944,кл.307-288, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР №399050, кл. Н 03 К 3/28L, 11.08,74.

8

44