Резервированный мультивибратор Советский патент 1981 года по МПК H05K10/00 

(54) РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении устройств высокой надежности.

Известен резервированный мультивибратор, содержащий дублированные мультивибраторы с жесткой синхронизацией между ними, в котором переход в одно состояние квазиравновесия осуществляется при разряде двух или трех конденсаторов из четырех, а в другое - при разряде одного из двух III., .

В известном устройстве устранена возможность взаимной синхронизации на высшей частоте только для одного из плеч.

Недостатком устройства является тдкже то, что np.i уменьшении емкости одного из конденсаторов (С1 или С+) устройство генерирует частоту, один из полупериодов которой определяется данным неисправным конденсатором. Кроме того, при изменении напряжения

питания происходит значительное изменение частоты и мощности на нагрузке.

Известен также резервированный мультивибратор, содержащий три синметричных мультивибратора, каждый из которых выполнен на двух транзисторах и двух мажоритарных элементах. В устройстве три мультивибратора переходят из одного состояния квазиtoравновесия в другое после разряда двух из трех цепочек конденсаторов, т.е. синхронизация осуществляется на частоте мультивибратора, соответствующей заданной мах оритарной функции 21 .

Недостатками этого устройства являются значительное изменение мощности на нагрузке при изменении напряжения питания, большое количество

20 активных элементов и значительное энергопотребление, так как функции генерирования импульсов выполняются одними активными элементами, а функции мажоритарной- обработки сигналов реализуются другими элементами. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является резервированный мультивибратор, содержащий три симметричных мультивибратора, каждое плечо первого и третьего мультивибратора содержит транзистор, базовая цепь которого подключена через время задающий резистор к первой шине питания и к первой обкладке времязадающего конденсатора, вторая обкладка конденсатора соединена с коллектором транзистора противоположного плеча и через коллекторнь й резистор с той же шиной питания, каждое плечо второго мультивибратора содержит два транзистора, коллектор одного транзистора соединен с эмиттером транзистора первого мультивибратора, эмиттер соединен со второй шиной источника питания, эмиттер другого транзистора соединен, с коллектором транзистора третьего мультивибратора, базовые цепи обоих транзисторов подключены через времязадающие резисторы к первой шине питания и к первым обкладкам времязадающих конденсаторов, вторые обкладки конденсаторов соединены с коллекторами транзисторов противс оложного плеча, коллекторные резисторы левого плеча включены параллельно, асе времязадающие конденсаторы состоят из двух последовательно включенных конденсаторов, эмиттер транзистора первого мультивибратора через диод соединен с эмиттером транзистора второго мультивибратора З . ..„ Недостатками данного устройства я ляются: значительное уменьшение амплит5ды импульсов (до 1 в) , уменьшение скважности импульсов {в 1,7 раза и увеличение частоты импульсов (в 5 раз) при неисправности типа короткое замыкание база-коллекторного пе рехода транзистора. Это происходит за счет образования цепи, шунтирующей нагрузку: закороченный база-коллекторный переход транзистора, диод, база-эмиттерный переход транзистора; большой уход скважности и частоты пр неисправностях типа короткое замыкание база-коллекторного перехода или коллектор-эмиттер транзистора (скважность увеличивается в 3,3, раз а частота увеличивается в 2,3 раза), увеличение частоты до 28 и увеличение скважности до 301 при неисправностях типа короткое замыкание цепи коллектор-эмиттер транзистора или база-эмиттерного Перехода транзистора; изменение мощности на нагрузке до k1° при изменении напряжения питания с 23 До 32 В (относительно мощности при номинальном напряжении) ; сложность прйверки отсутствия короткого замыкания одного из двух последовательно включенных кон денсаторов при периодических проверках устройства. Цель изобретения - повышение стабильности параметров. Для достижения указанной цели в резервированный мультивибратор, содержащий три мультивибратора, каждое плечо первого и третьего мультивибратора содержит транзистор, базовая цепь которого подключена через времяаадающий резистор к первой шине питания и к первой обкладке времязадающего конденсатора, вторая обкладка конденсатора соединена с коллектором транзистора противоположного плеча и через коллекторный резистор с той же шиной питания, каждое плечо второго мультивибратора содержит два транзистора, коллектор одного транзистора соединен с эмиттером транзистора первого мультивибратора, эмиттер соединен.со второй шиной источника питания, эмиттер другого транзистора соединен.с коллектором транзистора третьего мультивибратора, базовые цепи обоих транзисторов подключены через времязадагощие резисторы к первой шине питания и к первым обкладкам времязадающих конденсаторов, вторые обкладки конденсаторов соединены с коллекторами транзисторов противоположного плеча, коллекторные резисторы левого плеча включены параллельно, введены в каждое плечо по два допо.пнительных транзистора и ограничивающие резисторы, в правое плечо три дополнительных времязадающих резистора и конденсатора, и три стабилитрона с токозадающими резисторами в левом плече коллектор первого доголнительного транзистора третьего 1мульти8ибратора соединен через коллекторный резистор с первой шиной источника питания, с коллекторами транзисторов первого и второго мультивибраторов и с выходной шиной устройства, эмиттер его соединен с коллектором второго дополнительного трназистора первого мультивибратора, эмиттер которого соединен со второй шиной источника питания, базы транзисторов левого плеча первого, второго и треть его мультивибраторов через ограничивающие резисторы соответственно попарно соединены между собой и подсое динены к первым обкладкам соответствующих времязадающих.конденсаторов, в правом плече коллектор первого дополнительного транзистора третьего мультивибратора соединен через коллекторный резистор с первой шиной . питания, эмиттер его соединен с коллектором второго дополнительного транзистора первого мультивибратора, эмиттер которого соединен с второй шиной источника питания, базы транзисторов правого плеча через ограничивающие резисторы подсоединены к соответствующим первым выводам времязадающих резисторов и к первым обкладкам времязадающих конденсаторов, вторые обкладки конденсаторов соединены между собой и с выходной шиной устройства,катод каждого из стабили тронов соединен через коллекторный резистор с коллектором соответствующего транзистора правого плеча, через токозадающий резистор с первой шиной источника питания и через врем задающие и ограничивающие резисторы с базами соответствующих двух транзисторов правого плеча, аноды соединены со второй шиной источника пита. ния. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема резервирован ного мультивибратора. Резервированный мультивибратор со держит три мультивибратора соответст венно на двух парах транзисторов 1, и 3-6 и 7 - 10 и 11 и 12, времязада щие конденсаторы 13-21 и резисторы 22-30, ограничивающие резисторы , стабилитроны резисторы 46-48, коллекторные резисторы .49-54, первую и вторую шины 55 и 5б источника питания и элемент 57 нагрузки, причем шина 55 через резисторы 2836 соединена соответственно с базами транзисторов 1, 2, 5, 6, 9 и 10, через резисторы 46-48 соответственно с катодами стабилитронов 43-45, через резисторы 49-51 с коллекторами транзисторов 1, 5 и 9, которые объединены и подключены к первым обкладкам конденсаторов , вторые обк/1адки конденсаторов 13-18 через резисторы и 22-27 соединены соответственно с базами транзисторов 11, 4, 7, 12, Зи8ис катодами стабилитронов , катоды стабилитронов через резисторы 52-5 соединены соответственно с коллекторами транзисторов 11, 7 и 3, шина 56 соединена с эмиттерами транзисторов 6, 10, 2, k, 12 и 8, коллекторы которых соединены соответственно с эмиттерами транзисторов 1,5,. 9, 11,7иЗ. Резервированный мультивибратор работает следующим образом. Предположим, что в одном из состояний квазиравновесия устройства открыты транзисторы 1, 6, 5, Ю, 9 и 2 левого плеча и конденсаторы 13-18 разряжаются через резисторы 2227 и открытые транзисторы 1, 6, 5, 10, 9 и 2 а конденсаторы 19-21 заряжаются соответственно через резисторы 52-5, 31-36 и база-эмиттерные переходы транзисторов 1,6, 5 10, 9 и 2. При разряде не менее четырех конденсаторов 13-18 из шести, транзисторы 1, 6, 5, 10, 9 и 2 закрываются, а транзисторы 11, А, 7 12, 3 и 8 открываются и нагрузочные резисторы 52-5 подключаются к шине 5б, а конденсаторы 19-21 получают возможность разряжаться. Мгновенно развивается лавинообразный процесс и мультивибратор опрокидывается в другое состояние квазиравновесия, в котором работает аналогично. При этом три мультивибратора оказываются жестко-синхронизированными на частоте, соответствующей мажоритарной функции два из трех. При изменении напряжения питания мультивибратора, напряжение питания коллекторных и базовых цепей транзисторов правого плеча не изменяется за счет применения стабилитронов 4345. Длительность периода колебаний Т Х{ + Tg . Для приближенных расчетов и в усовиях малого изменения рабочих температур длительность полупериодов определяется по формулам Т,-0,,ф-ь-1„ .-C,(ff где Ц - величина емкости.одного из . равных между собой конденсаторов 13-18; , величина сопротивления одно го из равных между собой ре зисторов 22-27; величина емкости одного из равных между собой конденсаторов 19-21; величина сопротивления одного из равных между собой резисторов 28-30; величина напряжения питания ; величина стабилизированного напряжения на стабилитронах Так как мощность на элементе 57 нагрузки выделяется когда закрыты транзисторы левого плеча, а открыты транзисторы правого плеча, т.е. во время Tjj , то при изменении напряжения питания она меняется незначитель но (увеличение напряжения питания ко пенсируется уменьшением полупериода Тг , уменьшение напряжения питания ко пенсируется увеличением полупериода При выходе из строя одного из эле ментов работоспособность устройства не нарушается. Изобретение обеспечивает уменьшение погрешности устройства при выход из строя одного из элементов (изменение частоты меньше или равно , мощность на нагрузке не изменяется), повышение стабильности мощности на нагрузке при изменении напряжения пи тания {изменение мощности на нагрузке меньше или равно 25%) и упрощение проверки работоспособности уст ройства при периодических перепровер ках (за счет исключения последовател но включенных конденсаторов), формула изобретения Резервированный мультивибратор, с держащий три мультивибратора, каждое плечо первого и третьего мультивибра тора содержит транзистор, базовая цепь которого подключена через время задающий резистор к первой шине питания и к первой обкладке времязадающего конденсатора, вторая обкладка конденсатора соединена с коллекто ром транзистора противополохчного пле ча и через коллекторный, резистор с той же шиной питания, плечо второго мультивибратора содержит два транзистора, коллектор одного транзистора соединен с эмиттером тран3зистора первого мультивибратора, эмиттер соединен со второй шиной источника питания, эмиттер другого транзистора соединен с коллектором транзистора третьего мультивибратора, базовые цепи обоих транзисторов подключены через времязадающие резисторы к первой шине питания и к первым обкладкам времязадающих конденсаторов, вторые обкладки конденсаторов соединены с коллекторами транзисторов противоположного плеча, коллекторные резисторы левого плеча включены параллельно, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности, параметров, в него введены в каждое плечо по два дополнительных транзистора и ограничивающие резисторы, в правое плечо - три дополнительных времязадающих резистора и конденсатора, и три стабилитрона с токозадающими резисторами, в левом плече коллектор первого дополнительного транзистора третьего мультивибратора соединен через коллекторный резистор в первой шиной источника питания, с коллекторами транзисторов первого и второго мультивибраторов и с выходной шиной устройства, эмиттер его соединен с коллектором второго дополнительного транзистора первого мультивибратора, эмиттер которого соединен со второй шиной источника питания,базы транзисторов левого плеча первого,второго и третьего мультивибраторов через ограничивающие резисторы соответственно попарно соединены между собой и подсоединены к первым обкладкам соответствующих времязадающих конденсаторов, в правом плече коллектор первого дополнительного транзистора третьего мультивибратора соединен через коллекторный резистор с первой шиной питания, эмиттер его соединен с коллектором второго дополнительного транзистора первого мультивибратора, эмиттер которого соединен с второй шиной источника питания, базы транзисторов правого плеча через ограничивающие резисторы подсоединены к соответствующим первым вьшодам времязадающих резисторов и к первь1М обкладкам времязадающих конденсаторов, вTopbie обкладки конденсаторов соепинены между собой и с выходной шиной устройства, катод каждого из стабилитронов соединен через коллекторный резистор с коллектором соответствующего транзистора правого плеча, че 892753 10

рез токозадающий ,резистор с первой1. Авторское свидетельство СССР шиной источника питания и через аре-,№ 383203, кл. Н 03 К 3/26 11.0.71. мязадающие и ограничивающие резисторы с базами соответствующих двух2. Авторское свидетельство СССР транзисторов правого плеча, анодыs 395968, кл. Н 03 К 3/281, 2.02.71. соединены со второй шиной источника питания.3. Авторское свидетельство СССР

Источники информации.№ , кл. Н 03 К 3/28, 1Э77(пропринг тые во внимание при экспертизетотип).