Одновибратор Советский патент 1980 года по МПК H03K3/284 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре автоматики, телемеханики и систем управления.

Известен одновибратор по основному авт. св. № 531260, содержащий полевой транзистор, исток которото поцсоединен к общей шине,,а с , стоку подключен резистивньш делитель, свободный конец которого через диод и резистор соединен с шиной питания, точка соединения резистиБНого делителя с диоДом через конда сатор подключена к общей шине, средняя тонка резистивного делителя соединена с базой, биполярного транзистора, эмиттер которого с6единен с шиной питания, а коллектор через нагрузочный резистор - с общей ишной, затвор полевого) транзистора соединен через резистор с1иешейия с щиной питания и через времязадающий конденсатор - с коллектором биполярного транзистора, входом устройства является затвор полевого транзистора, а выходом - коллектор биполярного транзистора 1.

Однако известный одновибратор. во-первых, плохо запускается очень короткими импульсами, во-вторых, дает временный сдвиг формируемого импульса относительно запускающего импульса, что приводит к уменьшению быстродействия одновибратора.

Для нормальной работы известного одновибратора необходимо, чтобы импульс положительной обратной связи появлялся на его входе до окончания запускающего импульса, в противном случае одновибратор может не сработал.

Известный одновибратор имеет два последовательно включенных транзистора, каждый из которых вносит вклад в общую задержку появления на входе импульса обратной связи, что ухудшает его запуск короткими импульсаjvffl и задерживает появление формируемого импульса.

Целью изобретения является увеличение быстродействия одиовибратора, т.е. уменьшение временного сдвига формируемого импульса относитетно запускающего импульса, и улучшение функциональных возможностей путем улучшения загпуска одновибратора короткими импульсами.

Для достижения указанной цели в одновибратор, содержащий полевой транзистор, исток которого подсоединен к общей шине, а к стоку подключен резистивный делитель, свободный конец которого через диод и резистор соединет с шиной питания, точка соеданения резистивного делителя с диодом через конденсатор подключена к общей шине, средняя точка резисгивного делителя соедине;1а с базой биполярного транзистора, эмиттер которого соединен с шиной пита1шя, а коллектор через нагрузочный резистор - с общей шиной, затвор полевого транзистора соединен через резистор смещения с шиной питания и через времязадающий конденсатор - с коллектором биполярного транзистора, введены конденсатор и резистор, причем конденсатсф включен между эмиттером биполярного транзистора и затвором полевого транзистора, а резисторвключен между шиной питания и эмиттером этого биполярного транзистора.

Уменьшение временного сдвига формируемого импульса относительно запускающего импулса и улучшение запуска одновибратора короткими импульсами, т.е. увеличение быстродействия одновибратора, достигается за счет того, что запускающий сигнал непосредственно подается на затвор полевого транзистора и через дополнительный конденсатор на эмиттер биполярного транзистора, соединенный резистором с щиной питания, одновременно запирая их. Этим исключается задержка, вносимая полевым транзистором, что умет.шает временной сдвиг выходного импульса относительно запускающего импульса и улучшает запуск одновибратора короткими импульсами, в результате чего и увеличивается быстродействие одновибратора.

На чертеже изображена принципиальная схема одновибратора.

Ощновибратор содержит полевой транзистор исток которого подсоединен к общей шине 2, к его стоку подсобД1шен резистор 3, ко второму выводу которого подсоединены базы бнпо-. лярного транзистора 4 и резистор 5. Другой вывод резистора 5 подсоединен к шине питания 6 через резистор 7 и диод-8. Точка соединения диода 8 и резистора 5 соединена с общей шиной 2 конденсатором 9.

Резистор 7, диод 8 и конденсатор 9 позволяет исключить ложное срабатывание устройства при кратковременном отключении источника питания, так как при восстановленю питания зарядный ток конденсатора 9 создает разность потенциалов между эмиттером и базой биполярного транзистора 4, его, и одновибратор оказывается сразу в устойчивом состоянии. Коллектор биполярного транзистора 4 через нагрузочный резистор 10 соединен с общей илшой 2 и через времязадающий конденсатор 11, образ)ющий положительную обратную связь, с затвором полевого транзистора 1. Эмиттер биполярного транзистора 4 соединен резистором 12 с шиной питания 6 J и конденсатором 13, который служит для передачи запускающего импульса на биполярный транзистор 4 - с затвором полевого транзистора 1.

Затвор полевого транзистора I, соединен 0 резистором 14 с щиной питания.

Входом устройства является затвор полевогот транзистора 1, а выходом - коллектор биполярного тратоистора 4.

Одновибратор работает следующим образом. 5д.- .

В устойчивом состоянии полевой транзистор

открыт, следовательно биполярный транзистор 4 также открыт. Транзистор 1 открыт отпирающим потенциалом, создаваемым источни0 ком питания на его затворе при помощи резисТора 14. При этом из-за открытого перехода затвор-исток потенциал затвора близок к потенциалу общей шины. Ток стока открытого транзистора 1 создавая падение напряжения на 5 резисторах 5 и 7, осуществляет отпирание перехода база-эмиттер транзистора 4, и часть тока протекает через базу транзистора 4, который насыщается, и на его коллекторе устанавливается потенциал, близкий к напряжению пита0 кия. Конденсатор 11 заряжен до напряжения, близкого к напряжению питания. Диод 8 заперт падением напряжения на дополнительном резисторе 7. Конденсатор 9 заряжен до напряжения, равного напряжению питания за вычетом 5 падения напряжения на дополнительном резисторе 7.

При поступлении на затвор полевого транзистора 1 пускового импульса запирающей поQ лярности этот транзистор закрывается. Этот же импульс поступает через конденсатор 13 на эмиттер биполярного транзистора 4. Возникающее на резисторе 12 падение напряжения уменьшает разность напряже шй между змит5 тером и базой i биполярного транзистора 4 и запирает его.

Таким образом, конденсатор 13 и резистор 12 ускоряют работу схемы, так как биполярный транзистор 4 запирается пусковым импульQ сом одаовременно с полевым транзистором 1, т,е. исключена задержка, вносимая полевым транзистором 1.

Запертый полевой транзистор 1 разрывает цепь питания базы биполярного транзистора 4,

. а конденсатор 9 за время длительности пускового импульса успевает дозаряднтъся через резистор 7 до напряжения питания и создать запирающее нулевое напряжение на переводе базаэмиттер транзистора 4, позтому биполярный траюистор 4 остается запертым до тех пор, пока заперт полевой транзистор 1. Так как ток коллектора Прекращается, падение напряжения на резисторе 10 отсутствует, и потенциал коллектора становится равиым потенциалу общей шины. Поскольку напряжение на конденсаторе 11 не может изменяться мгно венно, перепад напряжения на коллекторе оказывается приложенным к переходу затвор-исток в запирающем направлении. Времязадаюший конденсатор 11 разряжается через времязадающий резистор 10, стремясь перезарядиться под действием напряжения источника питания. Транзистор 1 остается закрытым напряжение на затворе, постепенно уменьшающимся по зкс поненциальному закону. Одновибратор будет находиться в этом временно устойчивом состоянии до тех пор, пока напряжение на затворе транзистора 1 по абсолютной величине не станет меньше напряжения отсечки, после чего транзистор 1 отпирается. Ток стока, протекая Чс(стичио через базу транзистора 4, отпирает его При открытых транзисторах 1 и 4 конденсатор 11 оказывается подключенным между полюсами источника питания и быстро заряжаетсячерез переходы затвор-исток транзистора 1 и коллектор-эмиттертранзистора 4. На выходе устанавливается потенциал, близкий к потенциалу шины питания 6, т.е. одновибратор возвращается в исходное состояние. При кратковременном снятии питания конденсатор 9 быстро разряжается до нулевого напряжения через малое прямое сопротивление диода 8, открытый транзистор 4 и резистор 10, в результате чего шина питания приобретает потенциал общей шины 2, и на базе транзистора 4 устанавливается потенциал общей шины 2. После прекращения тока коллектора на выходе устанавливаете потенциал, равный потенциалу общей шины 2. Напряжение на конденсаторе 11 скачком не изменяется, следовательно, зто напряжение, почти напряжешю источника питания, оказывается приложенным к переходу затвор-исток и запирает транзисПри восстановлении напряжения питания в момент, когда транзистор 1 еще заперт напряжением, поддерживаемым конденсатором 11, транзистор 4 открывается благодаря тому, что 7 56 конденсатор 9 удерживает на базе транзистора 4 потенциал общей шины 2, в то время как на эмиттер поступил потенциал шины питания 6, т.е. к переходу база- эмиттер приложено отпирающее напряжение. Прежде чем конденсатор 9 заряжается с небольшой постоянной времени через дополнительный резистор 7, на выходе устанавливается потенциал шины питания 6 источйика питания, и скачек напряжения на 1{:оллекторе транзистора 4 через конденсатор 11 поступает на затвор транзистора 1 и открывает его. Возникающий ток стока, протекая частично через базу транзистора 4, поддерживает транзистор 4 в открытом состоянии, Рбзистор 3 служит для ограничения тока базы, а резистор 5 - для устранения замедлят ющего влияния конденсатора 9 на скорость отпирания тршзистора 4 импульсом, поступающим со стока, транзистора 1. Следовательно, несмотря на незаконченность разряда времязадающего конденсатора 11, одновибратор принимает устойчивое состояние одновременно с восстановлением кратковременно снятого напряжения питания. Таким образом, предлагаемая схема одновибратора позволяет уменьшить временной сдвиг формируемого импульса и лучше запускается очень короткими импульсами, результатом чего и является увеличение быстродействия предлагаемого устройства до уровня современных логических ТТЛ-микросхем, например 155-ой сери. Ф о р м У ла изобретения Одновибратор по авт. св. N 531260, о т лачаю1цийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения функци (Шальных возможностей, в него введены конденсатор н резистор, причем кшденсатор включен между змиттером бнполярного транзистора и затвором полевого транзнстора, а резистор включен между шиной питания и змиттером этого биполярного транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 531260, кл. Н 03 К 3/284, 05.02.75.

5,-v;

/2

r

J/

€P

//

l

О

Y

/0

/