Многофазный мультивибратор

Многофазный мультивибратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ()788350

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2705806/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М yä з

Н 03 К 3/284

Гооударстеенный комитет ссса ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.12.80. Бюллетень ¹46 (53) УДК 621.374, .55 (088,8) Дата опубликования описания 22.12.80 (72) Авторы изобретения

В. Н. Семенычев и М. В. Неручева (71) Заявитель (54) МНОГОФАЗНЬ1И МУЛЬТИВИБРАТОР;. 9 г- г

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен мультивибратор на потенциальных логических элементах на основе RS-триггеров, содержащий два триггера, выполненные на логических элементах И вЂ” НЕ, времязадающий конденсатор, два диода, катоды которых соединены с выходами первого триггера, при этом выходы второго триггера подсоединены к соответствующим входам первого (1).

Известное устройство обладает недостаточной стабильностью длительности формируемых импульсов, невозможностью получения электронной регулировки числа фаз генерируемых импульсов.

Известен многофазный формирователь импульсов, состоящий из N последовательно соединенных формирователей, каждый из которых содержит логический элемент

И вЂ” НЕ, инвертор, диод и времязадающий конденсатор, причем выход каждого предыдущего логического элемента И вЂ” НЕ соединен с первым входом последующего, выход каждого последующего логического элемента И вЂ” HE — со вторым входом предыдущего, вход и выход каждого инвертора соединен через соответствующий времязадающий конденсатор, первый вход логического элемента И вЂ” НЕ через последовательно соединенные диод и инвертор соединен с третьим входом того же логического элемента (2 .

Недостатком этого устроиства является невозможность получения автоколебательного режима и электронной регулировки числа фаз.

Цель изобретения — получение автокоio лебательного режима, электронной регулировки числа фаз генерируемых импульсов.

Цель достигается тем, что в многофазный мультивибратор, содержащий N последовательно соединенных формирователей, первый из которых содержит трехвходо1и и логический элемент И вЂ” HE, инвертор, выход которого соединен с третьим входом трехвходового логического элемента И вЂ” HE, и времязадающий конденсатор, включенный параллельно инвертору, а начиная со втоо рого формирователя и кончая N-1-ым формирователем, каждый из них содержит четырехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ, инвертор, диод и времязадающий конденсатор, а N-ый формирователь содержит четы788350

4 тор 20, двухвходовые логические элементы

И вЂ” НЕ 21 — 24.

se

3 рехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ диод, катодом подключенный к первому вхо ду четырехвходового логического элемента

И вЂ” НЕ, и времязадающий конденсатор, включенный между анодом диода и третьим входом четырехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, причем трехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ первого формирователя и каждый предыдущий четырехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ каждого из последующих формирователей с каждым последующим четырехвходовым логическим элементом И вЂ” НЕ образуют триггерные структуры, первый вход каждого из четырехвходовых логических элементов И вЂ” НЕ, начиная со второго и кончая N-1-ым, через последовательно соединенные диод и инвертор соединен с третьим входом того же элемента, к каждому инвертору подключен параллельно соответствующий времязадающий кон денсатор, каждый из диодов упомянутых формирователей подключен катодом к первому входу соответствующих четырехвходовых логических элементов И вЂ” НЕ, введены дополнительный двухвходовый логический элемент И†HE, первый вход которого подключен к точке соединения диода и времязадающего конденсатора N-го формирователя, второй вход — к клемме источника запускающих импульсов, а выход к третьему входу N-го четырехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, дополнительные диоды, дополнительный инвертор, дополнительные логические элементы И вЂ” НЕ, выходы которых соединены в первом формирователе с первым входом трехвходового логического элемента И вЂ” НЕ и с четвертыми входами четырехвходовых логических элементов

И вЂ” НЕ остальных формирователей и с катодами соответствующих дополнительных диодов, аноды которых подключены ко входам соответствующих инверторов N-1-ых формирователей и к первому входу дополнительного двухвходового логического элемента N-го формирователя, выход трехвходового логического элемента И вЂ” НЕ соединен со вторым входом N-го четырехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, выход которого и первый вход N-го дополнительного двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ через дополнительный инвертор соединен с первыми входами N-1-ых дополнительных двухвходовых логических элементов И-НЕ, вторые входы дополнительных логических элементов И вЂ” НЕ соединены с клеммами источников управляющих напряжений.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема многофазного мультивибратора; на фиг. 2 — диаграммы напряжений в различных точках схемы.

Многофазный мультивибратор содержит логические элементы И вЂ” НЕ 1 — 4, инверторы 5 — 7, двухвходовый логический элемент 8, конденсаторы 9 — 12, диоды 13 — 19, инвер10 ю п

3Е

Логические элементы И вЂ” НЕ 1 — 4 включены последовательно с образованием триггерных структур между соседними элементами, т.е. элементы 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 соединены перекрестно (выход предыдущего элемента соединен со входом последующего, а выход последующего со входом предыдущего) .

Выходы инверторов 5 — 7 И вЂ” НЕ и двухвходового логического элемента 8 соедине-. ны с третьими входами логических элементов И вЂ” НЕ 1 — 4. Между выходом и входом каждого из инверторов 5 — 7 И вЂ” НЕ и двухвходового логического элемента включены времязадающие конденсаторы 9 — 12.

Входы инверторов 6 — 7 и двухвходового логического элемента 8 через диоды 13 — 15 соединены с выходами четырехвходсвых логических элементов И вЂ” НЕ 1 — 3, а выход четырехвходового логического элемента

И вЂ” НЕ 4 соединен через инвертор 20 с первыми входами двухвходовых логических элементов И вЂ” НЕ 21 — 23 и непосредственно с первым входом двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ 24.

Выход логического элемента И вЂ” НЕ 1 подключен ко второму входу четырехвходового логического элемента И вЂ” HE 4. Вторые входы двухвходовых логических элементов И вЂ” НЕ 21 — 24 соединены с клеммами

25 — 29 источников управляющих напряжений, а выходы в первом формирователе— с первым входом логического элемента

И вЂ” НЕ 1 и с четвертыми входами четырехвходовых логических элементов И вЂ” НЕ 2 — 4 и через диоды 16 — 19 со входами логических элементов 5 — 8, причем диоды 16 — 19 анодами подключены ко входам логических элементов 5 — 8. Второй вход логического элемента И вЂ” НЕ 8 соединен с входной клеммой 28, на который подается импульс запуска.

Многофазный мультивибратор работает следующим образом.

В исходном состоянии на клеммах 26—

29 — уровень логического «О», а на клемме 25 — уровень логической «1». При этом мультивибратор принимает исходное состояние, при котором на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 4 устанавливается уровень логического- «0» (фиг. 2ж, момент to ), а на выходе инвертора 20 — уровень логической «1».

Поскольку на входах логического элемента И вЂ” НЕ 21 уровень логической «1», на его выходе устанавливается уровень логического «О», вследствие чего диод 16 открыт и конденсатор 9 заряжен до уровня логической «1» (фиг. 2б, момент tp) через выходную цепь инвертора 5 И вЂ” НЕ,диод 16, выходную цепь логического элемента И вЂ” НЕ

21.

788350

На выходе логического элемента И вЂ” НЕ

1 устанавливается уровень логической «1» (фиг. 2в, момент 4), так как на его первом входе — уровень логического «О» с выхода логического элемента И†HE 21.

Вследствие наличия уровня логической «1» на выходе элемента И†HE 2 диод 13 закрыт, а диод 17 закрыт уровнем логической

«1» с выхода логического элемента И†HE

2, на одном входе которого уровень логического «О», на другом — уровень логической «1». При этом даже, если конденсатор

10 был заряжен, то с течением времени он разрядился через выходную цепь инвертора

6, вследствие чего на выходе инвертора 2 устанавливается уровень логической «1» (на фиг. 2д, момент to ) .

Аналогичным образом устанавливается уровень логической «1» на выходе логического элемента И вЂ” HE 3 (фиг. 2е, момент to).

Поскольку на клемме 29 установлен уровень логического «0», то на выходе логического элемента 8 И вЂ” HE и следовательно на третьем входе логического элемента И вЂ” НЕ

4 — уровень логической «1», на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 24 устанавливается уровень логической «1», так как на его входах уровень логического «О».

Напряжение на конденсаторе 12 равно нулю, поскольку диоды 15 и 19 заперты, а на выходе логического элемента И вЂ” НЕ

4 высокий потенциал. Поскольку на выходах логических элементов И вЂ” НЕ 1 и 3 уровень логической «1», то на первом и втором входах логического элемента И†HE 4 также уровень логической «1».

Таким образом, на выходе логического элемента И вЂ” HE 4 подтверждается уровень логического «О». Указанное состояние является устойчивым.

При подаче на клемму 29 импульса уровня логической «1» (фиг. 2а, момент t ) на выходе двухвходового логического элемента 8 устанавливается уровень логического

«О». Вследствие этого скачкообразно переключается триггерная структура, образованная логическими элементами И вЂ” HE 1, 4 (фиг. 2ж, момент ti ), при этом на выходе инвертора 20 устанавливается уровень логического «О», которым запирается логический элемент И вЂ” HE 21.

Вследствие переключения триггерной структуры, образованной логическими элементами И вЂ” НЕ 1, 4, на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 1 устанавливается уровень логического «О» и формируется передний фронт выходного импульса первой фазы мультивибратора (фиг. 2в, момент t ). .Конденсатор 9 при этом разряжается через входную и выходную цепи инвертора 5, которой оказывается охваченным глубокой отрицательной обратной связью через конденсатор

9, вследствие чего по линейному закону убывает напряжение на выходе инвертора 5 (фиг. 2б, интервал ti — tz). В этот же ин2О и

31

so

55 тервал времени конденсатор 10 заряжается до уровня логической «1» через выходную цепь инвертора 6, диод 17, выходную цепь логического элемента И вЂ” НЕ 22.

Уровень логического «О» на выходе логического элемента И вЂ” НЕ сохраняется до тех пор, пока напряжение на выходе инвертора 5 в результате разряда конденсатора 9 не уменьшится до напряжения запирания логического элемента И вЂ” НЕ !. Как только логический элемент И вЂ” НЕ 1 начнет запираться, замыкается положительная обратная связь с его выхода на вход логического элемента И вЂ” НЕ 2, в результате чего на выходе логического элемента И вЂ” НЕ

2 скачком устанавливается уровень логического «0» (фиг. 2д, момент t ). Этим заканчивается формирование выходного импульса первой фазы мультивибратора.

После установления на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 1 уровня логической

«1» запирается диод 13, открывается инвертор 6, после чего начинается разряд времязадающего конденсатора 10, на пряжение на выходе инвертора 6 за счет действия отрицательной обратной связи через конденсатор 10 убывает по линейному закону (фиг. 2г, интервал tz — tg). Когда напряжение на выходе логического элемента

6 И вЂ” НЕ уменьшится до напряжения запирания логического элемента И вЂ” HE 2, напряжение на его выходе начнет возрастать (фиг. 2д, момент t ), что приводит к понижению потенциала на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 3, что в свою очередь приводит к скачкообразному переключению триггерной структуры, образованной логическими элементами И вЂ” НЕ 2, 3. Этим заканчивается формирование выходного импульса второй фазы мультивибратора (импульса уровня логического «О» на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 2) .

Аналогично формируются выходные импульсы остальных фаз мультивибратора.

Таким образом, при уровне логической

«1» на клемме 29 на выходах логических элементов И вЂ” НЕ 1 — 4 поочередно формируются импульсы уровня логического «О», причем после окончания импульса на выходе логического элемента И вЂ” HE 4 начинает формироваться импульс на выходе логического элемента И вЂ” HE 1.

Длительность импульса каждой из фаз мультивибра, ора определяется величиной времязадающих конденсаторов 9 — 12 соответствующих фаз.

При подаче на клемму 29 синхронизирующего импульса логического «О» длительностью большой суммарной длительности импульсов, формируемых на всех выходах мультивибратора, мультивибратор принимает исходное состояние (фиг. 2, момент 5 )Путем установки потенциала уровня логической «1» на одной из клемм 25 — 28 ре788350

Формула изобретения

4о

so

55 гулируется число выходных фаз мультивибратор». Так, например, при уровне логической «1» на клемме 27 и уровне логического

«О» на клеммах 25, 26, 28 логические элементы И вЂ” НЕ 21, 22, 24 оказываются запертыми. При этом выходные импульсы формируются только на выходах логических элементов И вЂ” НЕ 3, 4.

При установке потенциалов уровня логического «О» на клеммах 25 — 27 и уровня логической «1» на клеммах 28, 29 многофазный мультивибратор работает как формирователь импульсов. При этом в исходном состоянии на выходах логических элементов И вЂ” НЕ 1 — 4 уровень логической «1», на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 24 уровень логического «О». Конденсатор 12 заряжен через выходную цепь двухвходового логического элемента 8, диод 19, выходную цепь логического элемента И вЂ” НЕ 24 до уровня логической «1».

При подаче на клемму 28 импульса логического «О» на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 24 устанавливается уровень логической «1», что приводит к скачкообразному переключению триггерной структуры, образованной логическими элементами

И вЂ” НЕ 4, 24, при этом на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 4 устанавливается уровень логического «О» и формируется передний фронт выходного импульса. Конденсатор 12 разряжается через входную и выходную цепи двухвходового логического элемента 8. Уровень логического «О» сохраняется на выходе логического элемента И вЂ” НЕ

4 до тех пор, пока напряжение на выходе двухвходового логического элемента 8 в результате разряда конденсатора 12 не уменьшится до напряжения запирания логического элемента И вЂ” НЕ 4, что приводит к скачкообразному переключению триггерной структуры, состоящей из логических элементов И вЂ” НЕ 4, 24. Этим заканчивается формирование выходного импульса.

При выполнении предлагаемого мультивибратора на потенциальных логических элементах 133-й серии длительность генерируемых импульсов каждой из фаз при времязадающем конденсаторе С = 110 пФ составляет 6 мкс.

Изменение напряжения питания логических элементов на +100/о приводит к изменению длительности генерируемых импульсов лишь на 1 "/с.

Предлагаемый многофазный мультивибратор позволяет осуществить регулировку числа фаз генерируемых импульсов и вследствие этого позволяст регулировать частоту следования выходных импульсов мультивибратора путем изменения потенциалов на клеммах 25 — 28.

Предлагаемый многофазный мультивибратор может быть легко реализован в виде единой интеграл, и микросхемы, 5

1О

15 ао

25 эо

З5

Многофазный мультивибратор, содержащий N последовательно соединенных формирователей, первый из которых содержит трехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ, инвертор, выход которого соединен с третьим входом трехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, и времязадающий конденсатор, включенный параллельно инвертору, а начиная со второго формирователя и кончая N-1-ым формирователем, каждый из них содержит четырехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ, инвертор, диод и времязадающий конденсатор, а N-ый формирователь содержит четырехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ, диод, катодом подключенный к первому входу четырехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, и времязадающий конденсатор, включенный между анодом диода и третьим входом четырехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, причем трехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ первого формирователя и каждый предыдущий четырехвходовый логический элемент И вЂ” НЕ каждого из последующих формирователей с каждым последующим четырехвходовым логическим элементом И вЂ” НЕ образуют триггерные структуры, первый вход каждого из четырехвходовых логических элементов И вЂ” НЕ, начиная со второго и кончая N-1-ым, через последовательно соединенные диод и инвертор соединен с третьим входом того же элемента, к каждому инвертору подключен параллельно соответствующий времязадающий конденсатор, каждый из диодов упомянутых формирователей подключен катодом к первому входу соответствующих четырехвходовых логических элементов И вЂ” НЕ, отличающийся тем, что, с целью получения автоколебательного режима, электронной регулировки числа фаз генерируемых импульсов, в него введены дополнительный двухвходовый логический элемент И вЂ” НЕ, первый вход которого подключен к точке соединения и времязадающего конденсатора N-го формирователя, второй вход — к клемме источника запускающих импульсов, а выход — к третьему входу N-го четырехвходового логического элемента И вЂ” НЕ, дополнительные диоды, дополнительный инвертор, дополнительные логические элементы И вЂ” НЕ, выходы которых соединены в первом формирователе с первым входом трехвходового логического элемента И вЂ” НЕ и с четвертыми входами четырехвходовых логических элементов И вЂ” НЕ остальных формирователей и с катодами соответствующих дополнительных диодов, аноды которых подключены ко входам соответствующих инверторов N-1-ых формирователей и к первому входу дополнительного двухвходового логического элемента N-ro формирователя, выход трех входового логического элемента

788350

10 о 4 2 4

Фиг. 2

Составитель И. Радько

Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак

Тираж 995 Подписное

Редактор Н. Кешеля

Заказ 8376/68

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

И вЂ” НЕ соединен со вторым входом N-го четырехвходового логического элемента

И вЂ” НЕ, выход которого и первый вход М-го дополнительного двухвходового логического элемента И вЂ” НЕ через дополнительный инвертор соединен с первыми входами N-1-ых дополнительных двухвходовых логических элементов И вЂ” НЕ, вторые входы дополнительных логических элементов И вЂ” НЕ соединены с клеммами источников управляющих напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 473282, кл. Н 03 К 3/28, 22.06.73.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2468378, кл. Н 03 К 3/28, 1977, (прототип).