Двухтактный релаксатор Советский патент 1980 года по МПК H03K3/281 H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах управления с широтно-импульсным регулированием. Известны мультивибраторы с разрядным триггером, содержащие времязадающую резистивно-емкостную цепочку и пороговый триггер по схеме с эмиттерной обратной связью, подключенный входной цепью параллельно времязадающему конденсатору . Эти мультивибраторы являются, по существу, релаксаторами однотактного действия. Известны также двухтактные релаксаторы, содержащие две резистивно-емкостных цепочки и разрядный пороговый триггер с эмиттерной обратной связью, который имеет два входа 2 . Известные генераторы имеют недоста точный диапазон регулирования скважности выходных импульсов. Известен многокаскадный мультивибратор, содержащий две резистивно-емкостных цепочки, два разрядных порого вых элемента, охваченных цепью положи тельной обратной связи и образующих двухходовой разрядный пороговый триггер зТ. В принципе, в этом многокас кадном мультивибраторе может быть пре дусмотрена регулировка скважности общеизвестным способом путем подключения резистивных зарядных цепей к парафазной цепи управляющего сигнала. Однако двухтактный релаксатор с такой схемой регулировки скважности не может обеспечить устойчивой генерации в широком диапазоне скважностей сигнала. Целью изобретения является обеспечение широкого диапазона регулируемой скважности выходных импульсов. Для достижения этого в двухтактном релаксаторе, содержащем две времязадающие резистивно-емкостныё цепи, два разрядных пороговых элемента, охваченных перекрестными цепями положительной обратной связи, образующих двухвходовый разрядный пороговый триггер, присоединенный входами к времяЗсщающим резистивно-емкостным цепям, каждое плечо разрядного триггера выполнено на четырех транзисторах, при этом в левом плече триггера первый транзистор имеет проводимость р-п-р, его база соединена с конденсатором времязадаквдей RC-цепи, резистор которого соединен с шиной питания, второй транзистор имеет проводимость р-п-р, его база и эмиттер подключены параллельно к базе и эмиттеру первого транзистора, эмиттеры упомянутых транзисторов соединены с эмиттером третьего транзистора, который имеет проводимость п-р-п, коллектор третьего транзистора соединен с общей шиной, причем коллектор первого транзистора сое динен с эмиттером четвертого транзис.т тора, который имеет проводимость р-па его коллектор соединен с шиной пита ния, база подключена к коллектору вто рого транзистора и через резистор к шине питания, в правом плече тригге ра первый транзистор имеет проводимость п-р-п,его база соединена с конденсатором времязадакнцей RC-цепи, резистор которой соединен с общей шино второй транзистор имеет проводимость п-р-п,его база и эмиттер подключены параллельно к базе и эмиттеру первого транзистора, эмиттеры упомянутых тран зисторов данного плеча триггера соединены с эмиттером третьего транзистора, который имеет проводимость рп-р,коллектор третьего транзистора соединен с шиной питания, причем коллектор первого транзистора данного плеча соединен с эмиттером четвертого транзистора, который имеет проводимость п-р-п, а его коллектор соединен с общей шиной, база ,-подключена к коллектору второго транзистора и через резистор - к общей шине, при этом коллектор первого транзистора ле вого плеча триггера соединен с базой третьего транзистора правого плеча : триггера и первым выходом устройства а коллектор первого транзистора правого плеча Триггера соединен с третьего транзистора левого плеча триггера и с вторым выходом устрой ства, эмиттер первого транзистора ле вого плеча триггера соединен через два последовательно включенных в пря мом направлении диода с эмиттером пер вого транзистора правого плеча триггера, средняя точка соединения диодо подключена к средней точке резисторно го делителя, один вывод которого соединен с эмиттером одного дополнитель ного транзистора с проводимостью рп-р,коллектор которого подключен к шине питания,а другой вывод резистор ного делителя подключен к эмиттеру другого дополнительного транзистора с проводимостью п-р-п, коллектор которого соединен с общей шиной, причем базы упомянутых дополнительных транзисторов подключены к источнику регулируемого напряжения. На чертеже приведена принципиальная схема двухтактного релаксатора. Предлагаемый двухтактный релаксатор содержит две разистивно-емкостны времязадающие цепочки, разрядный пороговый триггер и управляющую схему. Резистор 1 и конденсатор 2 состав лягат времязадающую цепочку левой пол вины схемы. Резистор 3 и конденсатор 4составляют времязадающую цепочку правой половины схемы. Транзисторы 5,6,7 и резистор 8 образуют трехтранзисторный ключ левого разрядного порогового элемента А, а транзистор 9 (эмиттерный повторитель) является управляющим элементом положительной обратной связи из правого разрядного порогового элемента Б в левый разрядный пороговый элемент А. Аналогично,транзисторы 10,11,12 и резистор 13 образуют трехтранзисторный ключ правого разрядного порогового элемента Б, а транзистор 14 (эмиттерный повторитель) является управляющим элементом положительной обратной связи из левого разрядного порогового элемента А в правый разрядный пороговый элемент Б. В рассмотренных .трехтранзисторных ключах транзисторы 6 и 10 - основные, 5и 11 - вспэмогательные управляющие транзисторы, 7 и 12 - вспомогательные транзисторы управляемой коллекторной нагрузки. Диоды 15 и 16 задают установку разрядных пороговых элементов А и Б, соответственно. Транзисторы 17 и 18 с ограничительными резисторами 19 и 20 образуют двухсторонний эмиттерный повторитель, развязывающий цепь источника управляющего сигнала 21. Шины 22 и 23 являются выходными. Сигналы этих шин синфазны. Коллекторное питание подается на шину 24. Исходное состояние соответствует моменту подключения источника питания к шине 24. При этом левая А или правая Б половина разрядного порогового триггера оказывается во включенном состоянии. Допустим, в исходном состоянии включена правая половина Б триггера. Этому состоянию соответствует открытое состояние транзисторов 7,14,11,10 и запертое состояние транзисторов 12,9,5,6. Конденсатор 4 поддерживается в разряженном состоянии через базово-эмиттерную цепь транзисторов 10,11 и коллекторно-эмиттерную цепь транзистора 14. Конденсатор 2 заряжается через резистор 1 и изменяет потенциал баз транзисторов 5 и 6 Когда потенциал баз транзисторов 5 и б станет более отрицательным, чем потенциал анодной точки диода 15, произойдет предварительное включение транзисторов 5 и 6 и запирание эмиттерного повторителя на транзисторе 7 В результате этого эмиттерная цепь транзисторов 10,11 обесточится. При этом эмиттерный повторитель на транзисторе 12 перейдет в открытое состояние и откроет транзистор 9 в эмиттерной цепи транзисторов 5 и 6. Благодаря этому отрицательный потенциал эмиттерной точки транзисторов 5 и б уменьшится до потенциала нулевой шины. Это равносильно скачкообразному уменьшению входного сопротивления левой ПОЛОВИНЫ триггера. Входное сопротивле ние разрядного порогового элемента А в фазе его открытого (включенного) состояния крайне незначительно и поэтому конденсатор 2 разряжается очень быстро. После разряда конденсатора 2 левая половина триггера поддерживается в открытом состоянии за счет тока, ограничиваемого резистором 1. В откры том состоянии левой половины триггера потенциал эмиттерной точки транзисторов 10,11 правой половины фиксирован потенциалом катодной точки диода 16, благодаря чему транзисторы 10,11 надежно заперты. Когда же в результате заряда конденсатора 4 через резистор 3отрицательный потенциал базовой точ ки транзисторов 10,11 станет ниже отрицательного потенциала катодной точк диода 16, произойдет предварительное включение транзисторов 10,11. При это эмиттерный повторитель на транзисторе 12 переходит в бестоковое состояние и воздействуя на транзистор 9, запирает транзисторы 5 и 6. Эмиттерный повторитель на транзисторе 7 переходит в т ковое состояние и через транзистор 14 изменяется потенциал эмиттерной точки транзисторов 10,11 до потенциала шины коллекторного питания 24.Это равносильно скачкообразному уменьшению вхо ного сопротивления разрядного порогов го элемента Б правой половины разрядн го порогового триггера.Благодаря незначительности входного сопротивления прайой половины разрядного порогового триггера в фазе ее открытого состояния, разряд кспденсатора 4 происходит весьма быстро. Высо кая скорость разряда конденсаторов 2 и 4 в фазах их разряда создает возможность регулирования скважности сиг нала в широких пределах. После разряда конденсатора 4 открытое состояние правой половины триггера поддерживается током, который ограничивается резистором 3. Дале процесс переключения повторяется. При величине управляющего нарряжения, равном половине напряжения питания, коэффициент заполнения импульса равен 0,5. При увеличении управляющего напряжения выше половины напряжения питания цикл заряда конденсатора 4укорачивается, а конденсатора 2 удлиняется.Это приводит к удлинению отрицательной вершины выходного сигнала, т.е. к увеличению коэффициента заполнения. При уменьшении управляквде го напряжения ниже половины напряжения питания цикл з&ряда конденсатора 4 увеличивается, а конденсатора 2 укорачивается. Это приводит к уменьшению длительности отрицательной вершины выходного сигнала, т.е. к уменьшению коэффициента заполнения. В результате применения рассмотрен ной, схемы двухвходового разрядного порогового триггера удается получить большой диапазон . скважности сигнала, который, практмчоскт, соответствует иэмянени.ю -соэффиш ента заполнения от 0,02 до 0,98. Формула изобретения Двухтактный релаксатор, содержащий. две времязадаютцие резист; Е-но-емкостные цепи, два разряднЕлх пороговых элемента, охваченных перекрссткьлми цепями положительно} обратной связи, образующих двухвходовой разрядный пороговый триггер,присоединенный входами к времязадающим резистивно-емкостным цепям, отличающийся тем, что, с целью обеспечения широкого диапазона регулируемой скважности выходных импульсов, каждое плечо разрядного триггера выполнено ка четырех транзисторах, при этом в левом плече триггера первый транзистор имеет проводимость р-п-р,его база соединена с конденсатором времязадающей RC-цепи, резистор которого соединен с шиной пи тания, второй транзистор имеет проводимость р-п-р, его база и эмиттер подключены параллельно к базе и эмиттеру первого транзистора г эмиттеры упомяну-тых транзисторов соединены с эмиттером третьего транзистора, который имеет проводимость п-р-п,коллектор третьего транзистора соединен с общей шиной, причем коллектор первого транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора, который имеет проводимость р-п-р, а его коллектор соединен с ииной питания, база подключена к коллектору второго транзистора и через резистор - к шине питания, в правом плече триггера, первый транзистор имеет проводимость п-р-п, его база соединена с конденсатором времязалающей RC цепи, резистор которой соединен с осщей шиной, второй транзистор имеет проводимость п-р-п,его база и эмиттер подключены параллельно к базе и эмиттеру первого транзистора, эмиттеры упомянутых транзисторов данного плеча триггера соединены с эмиттером третьего транзистора, который имеет проводимость р-п-р, коллектор третьего транзистора соединен с глиной питания, причем коллектор первого транзистора, который имеет проводимость , п-р-п, а его коллектор соединен с общей шиной, база подключена к коллектору второго транзистора н через резистор - к общей шине, при этомколлектор первого транзистора левого плеча триггера соединен с базой третьего транзистора правого плеча триггера и с первым выходом устройства, а коллектор первого транзистора правого плеча триггера соединен с базой третьего транзистора левого плеча триггера и вторым выходом устройства, эмиттер первого транзис1 ора левого плеча триггера соединен через два последовательно включенных в прямом направлении диода с эмиттером первого транзистора правого плеча триггера, средняя точка соединения диодов подключена к средней точке резисторного делителя, один вывод которого соединен с эмиттером одного дополнительного транзистора с проводимотью р-п-р, коллектор которого подключен к шине питания, а другой вывод резис торного делителя подключен к эмиттер другого дополнительного транзистора с проводимостью п-р-п, коллектор кот рого соединен с общей шиной, причем базы упомянутых дополнительных транз торов подключены к источнику регулируемого напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем.М. , Энергия, 1977. 2.Трохименко Я.К. Транзисторы в электронных схемах.-Киёв, 1963,с.127 3.Авторское свидетельство СССР 129755, кл. Н 03 К 3/64, 1960 (прототип). Приоритет от 22 октября 1971 г. по заявке 1707923.