Генератор импульсов
Патент 738108
Авторы
Классы МПК
Генератор импульсов
Иллюстрации
Реферат
e"- À-Н И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскнх
Соцн,алистическнх
Республик
738108
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополннтельное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 08.02.78 (21) 2576116/18.21 с присоединением заявки № (51)M. Кл.
Н 03 К 3/282
Государственный комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 30.05.80. Бюллетень № 20
fl,àTà опубликования описания 30 05.80 (> ) И К 621.374. .611 (088.8) (72) Авторы изобретения
Г. В. Даниленко, И. И. Дикарев и Г. И. Шишкин (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве задающего генератора импульсов низкой частоты.
Известен генератор импульсов, содержащий два инвертора на биполярных транзисторах, включенные по кольцевой схеме, одна из связей осуществляется через хронирующую RC-цепь, nepel заряд хронируюшего конденсатора осуществляется через биполярный транзистор (1).
К недостаткам этого устройства следует отнести сравнительно низкую стабильность частоты колебаний в условиях изменяющихся характеристик окружающей среды, в первую очередь температуры.
Другим недостатком этого генератора является то, что с помощью ее можно генерировать колебания сравнительно высокой частоты. Это объясняется включением хронирующего резистора в базовую цепь биполярного транзистора. Увеличение сопротивления хронирующего резистора ограничивается режимом транзистора по посто.янному току и выполнением в схеме условий самовозбуждения. Существенного понижения частоты генерируемых колебаний можно добиться при использовании в схемах полевых транзисторов.
Известен симметричный мультивибратор с коллекторно-затворными связями, содержащий два полевых транзистора и два биполярных транзистора: полевые транзисторы обеспечивают возможность подключения ко входу каскада высокоомных хронирующих цепей, биполярные транзисторы являются пороговыми элементами состояний устройства и вместе с тем обеспечивают хорошие усилительные свойства каскада, что гарантирует надежное возбуждение схемы.
Каскады включены по кольцевой схеме с использованием .двух хронирующих RC-цепей.
Стабильность частоты колебаний этих устройств также сравнительно невелика и существенно зависит от величины напряжения отсечки полевых трайзисторов, имеющей значительный разброс.
Другим недостатком этого класса устройств является использование в них двух хронируюших цепей и в первую очередь хронируюших конден саторов, имеющих значительные габариты при
Для достижения указанной цели в генератор импульсов, содержащий инвертор на полевом связью, образованной хронирующим конденсатором,. две параллельные цепи, состоящие каждая из последовательно включенных диода и хронирующего резистора, подключенных одним концом к затвору полевого транзистора, а другим — к средней точке резистивного делителя, включенного между полюсом источника питания и общей точкой, причем диоды в параллельных цепях включены встречно, введены дополнительный биполярный транзистор другого типа проводимости и дополнительный резистивный делитель. Причем база дополнительного транзистора подключена к части коллекторной
3 738108 ф необходимости обеспечения стабильности колебаний в "интервале те мператур.
Известйы "генераторы импульсов, с4фрййЪ4ие транзисторе и инвертор на биполярном транзис- инвертор на полевом транзисторе и инвертор на торе, включенные по кольцевой схеме с одной биполярном транзисторе, включенные по коль- 5 непосредственной связью и одной емкостной девой схеме с одной непосредственной связью и одной емкостной связью, цепи йз диода и хфонирующего резистора, полевой транзистор, пезистивный делитель (3) .
Автоколебательный режим в указанном генераторе достигается выбором-напр3акения смещения на затворе полевого транзистора (рабочей точки) в области активной работы устройства.
При этом при подходе к границам этой эоны в устройстве действует положительная обратная связь и возникает автоматическая генерация.
Ширину активной области можно определить . по формуле где Ь U — область изменения напряжения на затворе, в пределах которой устройство находится в активном режиме работы;
Š— напряжение питания устройства;
S — крутизна переходной характеристики полевого транзистора;
P — коэффициент прямой передачи тока биполярного транзистора;
R — коллекторная нагрузка биполярного к транзистора;
R †стоковая нагрузка полевого транзисс тора;
Яб — сопротивление резистора между стоком полевого транзистора и ба зой биполярного транзистора.
Как видио из формулы, практическая шири- на активной области невелика. Отсюда вытекает первый недостаток устройства при изменении пара метров элементов устройства в реальных условиях эксплуатации (воздействие температурного фактора, старение элементов, йзменение напряжейия питания) велика вероятность таком. взаимного перемещения рабочей точки и области активной работы устройства, что рабочая точка выйдет из области активной работы, а, следовательно, произойдет невозбуждение или срыв колебаний генератора, Второй недостаток описанного устройства заключается в том, что ее опрокидывание на границах области активной работы происходит вблизи установившегося значения напряжения Ba хронйрующем кодейсаторе, го есть на пологом участке экспоненты; этим обстоятельством вызвана сравнительно низкая стабильность устройства в уйтовиях эксппуатации.
Целью изобретения является улучшение условий самовозбуждения и стабкпиэации частоты .
30 нагрузки инвертора на биполярном транзисторе, коллектор — к средней точке резистивного делителя, эмиттер- — к общей точке, дополнительный резистивный делитель подключен между полюсом источника питания и общей точкой, а его средняя точка подключена к истоку-полевого транзистора. Введение дополнительного биполярного транзистора и дополнительного резистивного делителя позволяет осуществлять опрокидывание устройства на участках экспонент со сравнительно большой крутизной, чем достигается повышенная стабильность частоты колеба ний прн изменении параметров yñòðîéñòâà и величины питающего напряжения.
Благодаря наличию в устройстве дополнитель35 ного резистнвного делителя и дополнительного транзистора, коммутирующего потенциал на хронирующей RC-цепи со стороны хронирующего резистора, существенно расширяется область допустимых взаимных перемещений области активной работы и рабочей точки устройства, фик40 сируемой резистивными делителями, при которых в устройстве возбуждаются колебания. При этом напряжение между затвором и истоком в процессе перезаряда хронирующего конденсатора, стремится к установившемуся значению, 45 лежащему с другой стороны области активнои работы устройства, поэтому оно всегда попадает в эту зону. При настройке устройства, исходя йз требований стабильности частоты колебаний, зона активной работы удалена от установившихся в устройстве значений напряжения, вследствие этого вероятность невозбуждения или срыва колебаний при изменении параметров элементов в процессе эксплуатации сводится к нулю.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства.
Устройство содержит инвертор на полевом транзисторе 1, инвертор на биполярном транзис738108 торе 2, хроннрующий конденсатор 3, параллельные цепи йз диодов 4 и 5 и хроннрующими резисторами 6 н 7, резистивный, делитель, состоящий из резисторов 8 и 9, дополнительный,биполярный транзистор 10, дополнительный резнстивный делитель, состоящий из резисторов 11 и 12, коллекторную нагрузку транзистора 2 на резисторе 13, дополнительный резистор 14, конденсатор 15.
Генератор импульсов работает следующим образом.
В исходном состоянии при подаче напряжения питания транзисторы 1, 2 и 10 закрыты.
Полевой транзистор 1 закрыл, поскольку к.
его затвору. приложен потенциал, близкий к нулю, складывающийся иэ напряжения на разряженном конденсаторе 3, н падения напряжения на резисторе 13 за счет зарядного тока конденсатора 3, которое мало, так как величина сопротивления резистора 13 много. меньше суммы сопротивлений резисторов 8, 6, входящих в цепь заряда. На исток полевого транзистора задается потенциал, больший напряжения отсечки полевого транзистора. Так как полевой транзистор находится в области отсечки, на базу транзистора 2 задается потенциал, 1 близкий к напряжению питания и транзистор 2, / а, следовательно, н транзистор 10 закрьггы.
По мере заряда конденсатора 3 напряжение на затворе транзистора 1 возрастает по экспоненциальному закону, стремясь к значению
Н = Еп и при достижении величины Он Up, где U0 — напряжение отсечки полевого транз зистора;
U напряжение, задаваемое делителем на резисторах 11, 12 в средней точке.
Устройство переходит в активную область работы и опрокидывается. При этом: полевой транзистор 1 открывается, транзисторь1 2 и 10 . открьваются и переходят в режим насыщения. г.
Хронирующий конденсатор 3 начинает перезаряжаться по цепи: полюс источника питания, насыщенный транзистор 2, хронирующий резистор 7, диод 5, насыщенный транзистор 10, общая точка. Напряжение на затворе уменьшается по экспоненциальному закону, стремясь к значению U3 = 0 и при достижении величины
UH — Uо устройство опрокидывается, в результате чего полевой транзистор 1 и транзисторы
2, 10 закрываются. В устройстве начинается новый перезаряд конденсатора 3 по цепи: полюс источника питания, резистор 8, диод 4, резистор
6, резистор 13, общая точка устройства. Величина смещения- на истоке полевого транзистора
1 задается резистнвным делителем на резисторах 11, 12 нз условиях надежного опрокидывания устройства и стабильности частоты опрокидывания во всех условиях эксплуатации.
Коэффициент передачи реэистивного делителя на резисторах 8, 9 выбирается из условия обеспечения стабильности частоты опрокидьвания устройства при различных напряжениях питания.
Прн величинах напряжения питания, удовлетворяющих условию Еп >2U„, резистор 9 в устройстве может отсутствовать. 0
В момент перехода устройства из одного состояния в другое в работе устройства принимает участие конденсатор 15, ток перезаряда которого усиливает действие положительной обратной связи, 15 создавая напряжение определенной. полярности на резисторе 12.
Резистор 12 при использовании полевого транзистора с управляющим р-п-переходом уменьйает влияние затворного тока на период колебаний генератора, эа счет чего ловьппается температур20 ная стабильность. При использовании полевого транзистора с изолированным затвором резистор
14 в устройстве может отсутствовать.
Максимальная стабильность частоты колеЖ25 ний в предлагаемом устройстве достигалась при настройке выбором соотношения плеч резистивного делителя йа резисторах 11, 12 таким об. разом, чтобы опрокидывание устройства после формирования каждого из полупериодов происходило в моменты времени, которым на экспо30 . ненцнальных кривых переэаряда хронирующего конденсатора соответствуют точки с одинаковой крутизной характеристик. При этом изменение параметров ряда элементов устройства (напряжения отсечки полевого транзистора, номиналОв сопротивлений резистнвных делителей) и напряжения питания дают одинаковый по .. величине и противоположный по знаку вклад в длительность каждого из полупериодов. Период коле40 баний при этом остается неизменным. формула изобретения
1. Генератор импульсов, содержащий извертор
ha полевом транзисторе и инвертор на биполярном транзисторе, включенные по кольцевой схеме с одной непосредственной связью и однои емкостной связью, образованной хронирующим конденсатором, две параллельные цепи, состсопцие каждая из последовательно включенных диода и хронирующего резистора, подключенные одним концом к затвору полевого транзистора, а другим — к средней точке, резистивного делителя, подключенного между полюсом источника пи55 тания и общей точкой, причем диоды в параллельных цепях включены встречно, о т л и ч аю шийся тем, ч;го, с целью улучшения условий самовозбуждения и стабилизации частоСоставитель В, Бугров
Техред А. 1цепанская Корректор Н. Стец
Редактор Е. Караулова
Заказ 2828/36 Тираж 995
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
7 738108 8
ra, в него введены дополнительный биполярный тора с управляющим р-п-переходом на частоту транзистор другого типа проводимости и допол- колебаний, в устройство введен дополнительный нительный резистивный делитель, причем база резистор, включенный между затвором полеводополнительного транзистора подключена к час- го транзистора и точкой соединения хронирующети коллекторной нагрузки инвертора на бипо- g го конденсатора,и хронирующих резисторов. лярном транзисторе, коллектор — к средней, Источники информации, точке резнстивного делителя, эмиттер — к об- прийятые во внимание прн экспертизе щей точке, дополнительный реэистнвный дели- 1. Патент Великобритании У 1289707, тель подключен между полюсом источника пи- кл. Н 03 К 3/281, 1972. тания и общей точкой а его средняя точка 10 подключена к истоку полевого транзистора. 2. Гозлинг В. Применение полевых тран2. Генератор импульсов по п.1, о т л и- зисторов, М., "Энергия", 1970, с.103. ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьше- 3. Авторское свидетельство СССР 11 422080, ння влияния затворного тока полевого транзис- кл. Н 03 К 3/28, 08.04.74 (прототип).