Многоканальный мультивибратор Советский патент 1981 года по МПК H03K3/281 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР

Изобретение относится к ш пульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, измерительной и вычислительной техники, в частности в многофазных синхронизаторах, коммутаторах. Известен многофазный мультивибратор, каждый канал которого содержит два биполярных транзистора/ два конденсатора, два диода и семь резисторов 1 . Однако известньое устройства очень сложны, так как каждый кааап имеет большое количество конденсаторов, диодов и резисторов, в результате чего возрастает вес, габариты и стоHMOCTif указанных устройств. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является многог фазный кольцевой мультивибратор, содержащий четное число каскадов, включенных в кольцевую схему, при этом каждый каскад выполнен на инжекционно полевом тетроде с резисторным делителем в цепи коллектора, при этом резис торный делитель нечетного инжекционно полевого тетрода подсоединен к шине питания, эмиттеры всех тетродов подсоединены к общей шине и общую для всех каскадов времязадающую цепь, выполненную из двух времязадающих резисторов и времязадающего конденсатора, один из вьшодов которого соединен со входами (базами) нечетных каскадов, другой вывод - со входами (базами) четных каскадов. Такой мультивибратор является простым и содержит один времязадакиций конденсатор 2 . Недостаток устройства - большой номинал конденсатора и ненадежный запуск. Цель изобретения - расширение диапазона частот колебаний в сторону низких частот. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный кольцевой мультивибратор, содержащий К выходных шин,четное число каскадов, включенных в кольцевую схему, каждый каскад выполнен на инжекционно-полевом тетроде с резисторным делителем в цепи коллектора, при этом резисторный делитель нечетного каскада подсоединен к шине питания, а эмиттеры всех инжекционно-полевых тетродов - к общей шине, два времязадающих резистора и конденсатора, один из выводов которого соединен со входами нечетных каскадов, а другой вывод - со входами четных каскадов, введено К выходных биполярых транзисторов, К полевых транзисоров и К диодов межканальной связи, ва время за дающих полевьах транзистоа, тактовый генератор и управляющий иполярный транзистор, причем эмиттеы выходных биполярных транзисторов бъединены с затворами полевых транзисторов межканальной связи и подклюены к шине питания, их коллекторы к соответствующим выходным шинам, а базы к средним точкам резисторных елителей четньох каскадов, коллекторы нжекционно-полевых тетродов четных аскадов через диоды межканальной связи подключены к стокам полевых транзисторов межканальной связи, истоки которых соединены с коллектораJiK инжекционно-полевых тетродов последующих нечетных каскадов, резисторный делитель каждого четного каскада подключен к средней точке резисторного делителя предыдущего нечетного каскада, а первый времязадающий полевой транзистор затвором к шине питания, стоком - к одной обкладке времязадающего конденсатора и к базам инжекционно-полевых тетродов нечетных каскадов, а истоком - к средней точке резисторов времязадающей цепи и коллектору управляющего биполярного транзистора, исток и затвор второго времязадающего полевого транзистора объединены и подключены к шине питания, а его сток к другой обкладке времязадающего конденсатора и кбазам инжекционно-полевых тетродов четных каскадов, эмиттер управляюгдего биполярно1О транзистора подключен к шине питания, а его база - к выходу тактового генератора. Кроме того, базы инжекционно-полевых тетродов имеют разный тип проводимости с базами биполярных транзисторов и один тип проводимости с истоками полевых транзисторов, а все инжекционно-полевые тетроды и транзисторы расположены на одной полупроводниковой пластине.

На фиг, 1 изображена принципиальная схема трехканального кольцевого мультивибратора; на фиг.2 - эпюры напряжений .

Каждый каскад предлагаемого устройства выполнен на инжекционно-полевом тетроде 1-6, резисторные делители нечетных каскадов состоят соответстве но из резисторов 7и8, Ни 12, 15 и 16, а четных - из резисторов 9 и 10, 13 и 14, 17 и 18, внутриканальная связь между каскадами осуществляется верхними плечами резисторных делителей 7 и 9, 11 и 13, 15 и 17, напряжение с каждой пары резисторов поступает на соответствующие входы выходных биполярных транзисторов 19, 20 и 21. Такая внутриканальная связь позволяет исключить частичное закры-, вание каждого выходного биполярного транзистора в момент переключения нечетных и четных каскадов. Межканальная связь осуществляется полевыми транзисторами межканальной связи 22 23 и 24 и диодами межканальной связи 25,26 и 27, которые не позволяют течь токам стоков полевых транзисторов, когда потенциалы стоков превышают потенциалы истоков, ВремязадаюuifiH цепь состоит из резисторного делителя на резисторах 28 и 29, конденсатора 30 и полевых транзисторов 31 и 32, В устройство входит также тактовый релаксационньай генератор 33 и управляюищй биполярный транзистор 34. .актовый релаксационный, генератор 33 состоит из инжекционнополевого тетрода 35, коллектор которого через резисторный делитель на резисторах 36 и 37 подсоединен к шин питания, его эмиттер - к общей шине и времязадающей цепи, выполненной на полевом.транзисторе 38, резисторе 39 и дополнительном конденсаторе 40, причем затвор полевого транзистора 38 подсоединен к шине питания, исток через резистор 39 подключен к базе инжекционно-полевого тетрода, между базой и эмиттером которого подсоеД51нен дополнительный конденсатор 40,

Работает мультивибратор следующим образом.

При подаче на схему напряжения Е тетрод одного из четных каскадов, имеющий наименьшее напряжение максимума иоткроется, например тетл

род 2, остальные тетроды будут в

противоположном (закрытом) устойчивом состоянии. Времязадающий конденсатор 30 заряжается через открытый вход тетрода 22 током стока 1, времязадающего полевого транзистора 31 в моменты времени (t-Tl|) входного сигнала и суммарным обратным током: тетродов всех нечетных каскадов Х1о5р, т.е. 1 lj.g-fS.lQgp, а ВХОДНОЙ ток тетрода нечетного каскада, представляющий собой разность между зарядньм током конденсатбра 30 и его током утечки li должен быть больше максимального тока включения S -обраной вольт-амперной характеристики инжекционно-полевого тетрода

Ь)( viox ПРИ (t-t-, (,

В моменты времени входного сигнал С, времязадающий конденсатор 30 заря жается током 1., представлякяцим собо ток стока почти закрытого полевого транзистора 31 и обратных токов тетродов нечетных каскадов, т .е.

,(2)

при этом входной ток I ьх, тетрода нечетного каскада принят по величине намного меныне максимального тока включения тетрода нечетного каскада, т.е.

ПРИ (Т) (3) Поэтому с каждым последующим периодо колебаний тактового релаксационного генератора 33 потенциал напряжения на времизадающем конденсаторе 30 ступенчато возрастает до максимально го напряжения, напряжения включения одного из закрытьк тетродов нечетных каскадов. На фиг.2а изображена эпюра входного напряжения U t)x с периодом коле бания t тактового релаксационного ге нератора 33 с длительностью импульса на фиг. 26 - эпюра напряжения на времязадающем конденсаторе 30 со сто роны тетрода четного каскада. Величи на напряжения последующей ступеньки равна предыдущей, так как заряд конденсатора осуществляется от генерато ра тока, каковым и является времязадатаций полевой транзистор 31 и определяется вьражением г i-fn-ниМ Кf) ttii(Q-i)-(Q-m )Ь где i I Н , . kvt S пА -;.- 14-.. Количество ступенек п определяетс вьражением : C-2(Ui-viax - и min)., tr l4.lM{€i-i)-(Q-m4r 5J С учетом выражений (k) и (5) периоды четной и нечетной фаз мультивибратора выражаются соответственно формулами; .C.2(Un,ax-UmVH).( l1-1-ll-Iy. t-t4- - iQx-fmJn);Q ly-lMiW- -lQ- i)Коэффициент увеличения периода колебаний N нечетной фазы мультивибратора относительно четной с учетом выражений (6) и (7) вычисляют по формуле Qlm-l U.CD (Q--i)-lQ-fVi l-| (8) Из формулы (8) следует, что коэффи циент увеличения периода N стремится к бесконечности W при i . при m 1 коэффициент увеличения периода колебаний описывается более простым выражением N.Q-

и зависит лишь от скважности входного импуль са в тактовом генераторе.

Подготовленными к работе относительно открытого тетрода четного каскада 2 ок; зывс1ются сразу два тетрода 1и 3 нечетйлх каскадов, необходимо, чтобы включился последующий тетрод 3, что достигается большим падением напряжения на его резисторном делителе из резисторов 11 и 12 по сравнению с падением напряжения на верхнем плече резчсторного делителя на резисторах 7 и 8. Поэтому откроется тетрод 3, а тетрод 2 закроется

Формула изобретения

1. Многоканальный мультивибратор, содержащий К выходных шин, четное число каскадов, включенных в кольцевую схему, каждый каскад выполнен на инжекционно-полевом тетроде с рези сторньм делителем в цепи .коллектора, при этом резисторный делитель нечетного каскада подсоединен к шине питания, эмиттеры всех инжекциоь но-полевых тетродов подсоединены к обиэй. шине, два вг мязадающих реблагодаря коммутир утощему воздействию времязадающего конденсатора 30. Таким образом, в мультивибраторе устанавливается новое устойчивое состояние с открытьм тетродом 3 нечетного каскада, который готовит к работе по кольцу следующий четный каскад на тетроде 4. Далее все процессы повторяются и открытое состояние передается последовательно по кольцу от одного каскада к другому, но с разньгли периодами для четной и нечетной фаз. Управление работой нечетного времязадающего полевого транзистора 31 осуществляется тактовьм релаксационным генератором 33 посредством управляющего биполярного транзистора 34. Тактовый релаксационный генератор 33 работает следукадим образом. При подаче напряжения питания (Е) происход -1т заряд дополнительного конденсатора 40 током стока полевого транзистора 38 до напряжения включения, после чего происходит включение тетрода 35 и дополнительный конденсатор разряжается до напряжения выключения, которое является минимальным и равно падению напряжения открытого перехода база-эмиттер тетрода 35. После разряда конденсатора 40 тетрод 35 выключается и весь процесс повторяется вновь. На фиг.2 (в-д) изображены эпюры напряжений на выходе каждого канала, когда межд/ коллекторами выходных биполярных транзисторов и обнови ши1ной подсоединены нагрузочные резисторы (на фиг,1 не показаны)Г Введение несимметрии в работу предлагаемого мультивибратора автоматически позволяет осуществить его надежный запуск, тогда как в известном мультивибраторе для надежного запуска требуется дополнительное введение элементов цепи задержки. Предлагаемый мультивибратор при:меняется в отечественном радиозонде, служащим для измерения параметров атмосферы земли температуры влажности давления, так как отвечает предъявляемым требованиям к полетной массе радиозонда, одним из которых является малый вес. эистора и конденсатора, один из выводов которого соединен со входами нечетных каскадов, а другой вывод со входами четных каскадов, о т л и ча ю 1ц и и с я тем, что, с целью раоиирения диапазона частот колебаний в сторону низких частот, в него введено К выходных биполярных транзисторов, К полевых транзисторов и К диодов межканальной связи, два вр мяэадёиощих полевых транзистора,такт вый генератор и управляющий биполяр ный транзистор,причем эмиттеры выхо ных биполярных транзисторов объедине ны с затворами полевых транзисторов межканальной св.язи и подключены к ш не питания, их коллекторы к соответствующим выходным шинам, а базы к средним точкам резисторных делителей четных каскадов, коллекторы инжекционно-полевых тетродов четных каскадов через межканальной связи подключены к стокам полевых транзисторов межканальной , ист ки которых соединены с коллекторами инзсекционно-полевых тетродов последукя щх нечетных каскадов, резисторный делитель каждого четного каскада подалючен к средней точке резисторного делителя предыдущего нечетного каскада, первый времязадающий полевой транзистор подкл ючен затвором к шине питания, стоком - к одной обкладке времязадающего конденсатора и к базам инжекционно-полевых тетродов начетных каскадов, а истоком к средней точке резисторов времязазадающей цепи и коллектору управляющего биполярного транзистора, исток и затвор второго времязадающего полевого транзистора объединены и подключены к шине питания, а его сток к другой обкладке времязадающего конденсатора и к базам инжекционнополевых тетродов четных каскадов, эмиттер управляющего биполярного транзистора подключен к шине, питания, а его база - к выходу тактового генератора. 2,Многоканальный мультивибратор по п.1, отличающийся тем, что базы инжекционно-полевых тетродов имеют разный тип проводимости с базами биполярньах транзисторов и один тип проводимости с истоками полевых транзисторов, 3.Многоканальный мультивибратор по п. 1, отличающийся тем, что все инжекционно-полевые тетроды и полевые транзисторы расположены на одной полупроводниковой пластине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 458088, кл. Н 03 К 3/281, 15.06.73. 2.Авторское свидетелсьство СССР № 593304, кл. Н 03 К 3/281, 4.08.75.