Генератор импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K3/282 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импутшсной технике к может быть использовано в устройствах автоматики н вычнспитепьной техники в качестве задающего генератора низкой частоты. Известен мультивибратор на полевом и биполярном транзисторах, содержащий инвертор на полевом транзисторе с изолированным затвором и инвертор на биполярном транзисторе, включенные по кольцевой схеме с одной резистивно-емкостной связью и одной емкостной связью образованной хронирующей емкостью. Затвор полевого транзистора через две параллельные цепи, состоящие каждая из последовательно включенных диода и рези cTqpa, подключен к средней точке резистивного делителя, подсоединенного между полюсом источника питания и общей щиной, причем диоды в параллельных цепях включены встречно 1J . Недостатком указанной, схемы является выгокая вероят гость срьгоа колебания за счет выхода рабочей точней - значения, к которому стремится установиться потенциал на затворе - из области активной работы схемы, вследствие МЕШОЙ щирины этой области под действием факторов эксплуатаиин (температуры, старения элемевггов, колебаний напряжения источника питания и др.). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор, импульсов, содержащий инвертор на полевом транзисторе и инвертор на Сиполярном транзисторе, включенные по кольцевой схеме с одной непосредственной связью и одной емкостной связью, образова1шой хронирующим конденсатором, две параллельные цепи, состояшсие каждая из последовательно включенных диодов и хронирующего резистора, подключенные одним кондом к затвору полевого транзистора, а другим - к средней точке резисторного делителя, подключенного между полюсом источника питания и общей щиной, причем диоды в параллель iibjx. ценях в1О1ЮЧ(:-ны ъстр&то, допогащ- бт 1см7Я}) рапаистор другого типа 1фоводжмости н допагпоптльный ре- Жсптпый .1ип-ель, кркчем база дополнительного транзистора подключена к части коллекторной нагрузки шшертора на биполярном тразисторе, коллектор к оредней точке резистивного делителя, экшттер - к обшей шине, донолнительный резистиБНый делитель нодключен фжду полюсом источзшка питания и общей шийой, а его средняя точка подключена к Истоку полевого транзистора 23 Данное устройство характеризует не спределен11ость 1тачальной фазы колебани при включении питания, так как при нарастании напрях е1шя питания в схеме могут иметь место две ситуации: первая полевой транаистор аакрьгоается раньше, чем открывается связанный с его выходом биполярный транзистор, в этом случ первый полулериод колебаний характери. зуется закрытьп состоянием всех транзисторов схемы; вторая - биполярный транаистор, связанный с выходом полево го транаастора, открывается раиьше, чем закрьгеается полевой транзистор, в этом случае первый полупериод колебаний характеризуется открытым состоянием всех транзисторов схемы. Очевидно, что та или иная начальная фаза колебаний связана с велтгчинами напряжения отсеч ки нолевого транзистора и порога откры вания связанного с его выходом биполяр ного транзистора. С учетом реального разброса этих параметров начальная фаз колебаний генератора может изменяться от образца к образцу. Другим недостатком указанной схемы reHepaTqpa является срав1штельно высокая частота генери pyeMBix колебаний и низкие функциональные возмож: ости. Цель изобретения расширение фушсЕоюнальных возможностей, обеспечение зависимости начальной фазы колебания генератора от параметров элементов схе мы и снижение пределов частоты генери руемых колебаний. Поставленная цель досттагается тем, что в схеме генфатора импульсов, со- дердсашего два инверора, соединенных последовательно, и полевой транзистор, сток которого подключен ко входу перво инвертора и через j)e3HCTCp - к полюсу источника питания, исток - к средней .точке первого резистивного делителя, подключе1шсго одним выводом к полюсу Источника шгганяя, затвор через ограничитсэтыгый резистор соединен, с одной обкладкой хронирующего конденсатора и выводом хрошфуюшего резистора, вторая обкладка хронирующего ковденсатора соединена с выходом первого инвертора, один вывод втсрого резистивного делителя подкгаочен к обшей шине, второй вывод хронирующего резистора подключен к средней точке второго резистивного делителя, соединенного последовательно с первым, а к обшей точке первого и второго резистивных делителей подключен выход второго инвертора. В предлагаемой схеме генфатора импульсов задание при формировании одного из полупериодов колебаний значения потешшала истока, бтшзким к величине напряжения питания не препятствует вьшоп неншо условия оптимальной настройки схемы с точки зрения получения максимальной стабильности частоты. Указанное условие заключается в равенстве крутизны экспоненциальных кривых перезаряда хронирующего конденсатора в точках опрокидывания схемы (условие компенсашш изменения полупериодов). Для схемы известного устройства вьшопнение этого условия требует, чтобы значение , . к которому стремится ; потенхщал истока полевого транзистора, было равно Е/2 + + (JQTC Д® напряжение питания схемы, UQYC напряженке отсечки полевого транзистора. При этом начальная фаза колебаний генератора может быть любой, в зависимости от значений напряжения отсечки полевого транзистора и порога открывания связаннохх) с его выходом инвертора. Кроме того, понижение частоты генерируемых колебаний достигается за счет того, что опрокидьтание схемы в каждом из полупериодов колебаний происходит при разных потенциалах на истоке: при открытых транзисторах инвертором схемы этот потенциал близок к напряжению отсечки, при закрытых - к величине напряжения питания. Следовательно, по сравнению с известной схемой генератора возрастает амплитуда напряжения на хронирующем конденсаторе, т.е. возрастает период колебаний. В предлагаемой схеме в процессе опрокидывания участвует дополнительное кольцо положительной обратной связи, в которое входит второй инвертор, увеличиваюшее коэффициент передачи схемы. Поэтому по сравнению с известной схемой эдесь без принятая дополнител1 ных мер улучшено вьшолнение условия самовозбуждешта, уменьшены фронты генерируемых сигналов. На чертеже представлена схема ггред лагаемого генератора. Сток попевого транзистора 1 соединен со входом инвертора 2 и через резистор 3 с нопюсом источника 4 питания. Выходы инвертора 2 соединены со входом инвертора 5 и с одним концом хронирующего конденсатора 6, другой конец которого через резистор 7 соединен с затвором полевого транзистора 1, а через peзиcтqp 8 - со средней точкой резистивного датителя на резисторах 9 и 10, Резистор 9 другим вьгоодом подключен к общей шине 11, резистор Ю другим выводом подключен к выходу инвертора 5 и через резистор 12 - к истоку полевого транзистора 1. Исток полевого транзистора 1 через резистор 13 соединен с полюсом источника 4 питания. Генератор импульсов работает следую щим образом. При нарастании напряжения питания между точками источника питания и шино 11 схемы полевой транзистор сначала открыт, напряжение Уиг увеличивается, стремясь к значению, близкому к величи не напряжения питания. При возрастании напряжения Uи, величины напряжения отсечки полевой транзистор 1 закрьтается При этом на входе инвертора 2 напряжение не превышает величины порога откры ванзш инвертора 2, инверторы 2 и 5 закрыты. Это состояние сохраняется в течение всего популериода колебании. Заряд конденсатора 6 осуществляется через резисторы 13, 12, 10 и 8 и через выходное сопротивление инвертора 2 В процессе заряда конденсатора 6 возрастает потенциал на затворе, попевого транзистора 1, При достижении напряжением между затвором и истоком напряжения отсечки полевой транзистор 1 от1фьшается, на выходе инвертора 2 устанавливается высокий потенциал, на выходе инвертора 5 - низкий потенциал. Конденсатор 6 перезаряжается через выходное сопротивление инвертора 2, резисторы 8 - 10 и выходное сопротивление инвертора 5, За счет появления низкого потенциала на выходе инвертора 5 значение квазиустойчивого потенциала истока транзистора 1 понижается до величины, близкой к напряжению его отсечки, Это обстоятельство приводит к тому, что закрывание попевого транзистора 1 происходит при потенциале на хзатворе, близком к нулевому. В следующем полупериоде колебаний полевой транзистор, 1 закрыт, на выходе инвертора 2 присут- ствует низкий потенциал, на выходе инвертора 5 и на истоке полевого транзистора 1 - высокий потенциал. Последнее приводит к тому, что открывание полного транзистора 1 происходит при потенциале на затворе, близком к величине Е- и оггс , где Е - напряжение питания схемы, UQ-PC - напряжение отсечки полевого транзистора. Перезаряд конденсатора 6 осуществляется через резисторы 13, 12, 10 и 8 и выходное сопротивление инвертора 2, В дальнейшем процессы в схеме повторяются. За счет того, что потенциал на затворе полевого транзистора, при котором происхош т его закрывание, ниже потенциала на затворе, при котором происходит открывание, в указанной схеме увеличивается амплитуда напряжения на хрони- , руюшем конденсаторе, т,е. увеличивается период колебания. Резистор является нагрузкой полевого транзистора 1, Резистор 7 служит для ограничения тока затвора открытого полевого транзистора 1. Предложенная схема позволяет обеспечить определенную начальную фазу колебаний независимо от параметров элементов схемы и при этом обеспечить в схеме условия, при которых изменения длительностей полупериодов в каждой из фаз генд)ацш1, возникающие под дей-. ствием факторов эксплуатации (изменения температуры окружаюшей среды, напряжения питания и т.д.), примерн равны и имеют разные знаки, т,е. выполняется услоЕие компенс ашги изменения полупериодов, при этом в схеме реализуется максимально возможная стабтшьность частоты. Одновременно с этим в схеме реализуется более низкая по сравнению с прототипом частота колебаний, являющаяся следствием увеличения амплитуды колебаний, напряже1шя на хронирующем конденсаторе. Расчеты показывают, 4TjD при напряж&нии питания схемы Е-10 В; напряжении отсечки OOTC 1В кдшимаяьное значение частоты колебаний снижается на 13%, Использование предлагаемой схемы позволяет улучшить точностные характеристики и дает определенный выигрыш в габаритновесовых характеристиках разрабатываемой аппаратуры. Формула изобретения Генератор импулхзсов, содержащий два инвертора, соединенных последовательно, И полевой транзистор, сток которого подвлючен к входу первого инвертора и через резистор - к полюсу источника шгга.ния, исток - к средней точке первого реЖстявного делителя, подключенного одрим вьшодом к полюсу источника питания aaTBqp через ограничительный резистор соединен с одной обкладкой хронирующего коаденсатора и одним выводом хронирующего резистора, вторая обкладка хронирутощего конденсатора соединена с выхо дом-первого инвертора, один вывод второго резистивного делит esrra подключен к общей шине, о т ли чающийся тем, что, с целью расширения функдиоЦ( 7f

-1 -С±1-Н1

Иг 6 2 нальных возможностей и снижения низкого предела частоты генерируемых импульсов, второй вывод хрошфукицслч реЕИстора подключен к средо1ей точке етгорого резистивного делителя, соединенного последовательно с первым,, а к общей точке пфвого И второго резистивных делителей подключен выхоД второго инвертора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.AsTqpcKoe свидетельство СССР Mi 422080, кл. Н 03 К 3/29, 11.04.75. 2.Авторское свидетельство СССР № 738108, кл. Н 03 К 3/282, 08.02,78.

I