Мультивибратор

 

Изобретение может быть использовано для генерирования электрических колебаний прямоугольной формы стабильной частоты и напряжеда1Я в температурном диапазоне. Мультивибратор содержит конденсатор 1, операционный усилитель 2 напряжения, резисторы 3-5,7, стабилитроны 6,8,11, выходную шину 10. Мультивибратор имеет повышенную термостабильность частоты генерирования и выходного напряжения . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 03 К 3 282

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1345318 (21) 4144462/24-21 (22) 04.11.86 (46) 07.08.88. Бюл. У 29 (7I) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском политехническом институте им.С.М.Кирова (72) Г.И.Зайдман и С.А.Зайдман (53) 621 .374(088 .8) (56) Фролкин В.Т. и Попов Л.Н.

Импульсные устройства. - М.: Советское радио, 1980, с.215, рис.7.16.

Авторское свидетельство СССР

У 1345318, кл. Н 03 К 3/282, 18.04.86.

„„SU„„1415431 A 2 (54) МУЛЬТИВИБРАТОР (57) Изобретение может быть использовано для генерирования электрических колебаний прямоугольной формы стабильной частоты и напряжения в температурном диапазоне. Мультивибратор содержит конденсатор 1, операционный усилитель 2 напряжения, pesHcTopbl 3-5,7, стабилитроны 6,8,!1, выходную шину 10. Мультивибратор имеет повышенную термостабильность частоты генерирования и выходного напряжения. 2 ил.

1415431

Изобретение относится к радиотехнике, измерительной технике, может быть использовано для генерирования электрических колебаний прямоугольной формы стабильной частоты и напря5 жения в температурном диапазоне и является усовершенствованием известного устройства по авт.св.!! 1345318.

Пель изобретения — повышение термостабильности частоты генерирования и выходного напряжения.

Поставленная цель достигается эа счет того, что в мультивибратор введены последовательно соединенные дополнительный стабилитрон и резистор, подсоединенные параллельно встречнопараллельно включенным стабилитронам, причем анод дополнительного стабилитрона соединен с общей шиной. 20

На фиг.! приведена электрическая схема мультивибратора; на фиг.2 эпюры напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя напряжения и на выходе мультивибратора. 25

Первый вывод конденсатора 1 псдсоединен к общей шине, à его второй вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 2 напряжения и к первому выводу резистора 3. 30

Неинвертирующий вход операционного усилителя напряжения через резистор 4 подсоединен к общей шине и подключен к первому выводу резистора 5. Вторые выводы резисторов 3 и 5 подключены к аноду прецизионного температурноскомпенсированного стабилитрона 6, первому выводу резистора 7, к катоду прецизионного температурно-скомпенсированного стабилитрона 8, к первому 40 выводу резистора 9 и к выходной шине

10. Второй вывод резистора 7 подсоединен к выходу операционного усилителя напряжения 2. Катод прецизионного температурно-скомпенсированного 45 стабилитрона 6 и анод прецизионного температурно-скомпенсированного стабилитрона 8 подключены к общей шине.

Второй вывод резистора 9 подсоединен к катоду стабилитрона 11, анод которого подключен к общей шине.

В качестве стабилитронов 6 и 8 следует использовать прецизионные температурно-:.компенсированные стабилитроны, например, стабилитроны типа

Д818Е, КС191Ф и др,, а в качестве резисторов 3 — 5,7,9 — стабильные широкополосные резисторы типа С2-13. Напряжение стабилизации стабилитрона 11. должно быть больше напряжения стабилизации стабилитрона 8. Поэтому при включении стабилитрона 8 стабилитрон 1 остается выключенным. Стабилитрон 11 включается только KBK диод при включении стабилитрона 6.

Мультивибратор работает следующим образом.

Элементы 1 и 3 образуют цепь отрицательной обратной связи, а элементы 4 и 5 — цепь положительной обратной связи мультивибратора. В первый момент времени, после включения источников напряжения питания Е! — Е2, конденсатор I разряжен и в мультивибраторе преобладает положительная обратная связь. Поэтому на выходной шине !О мультивибратора в наличии положительный импульс напряжения длительностью С! (фиг.2). Стабилитрон

8 включен, а стабилитроны 6 и 11 выключены. Заряд конденсатора I идет через дифференциальное сопротивление стабилитрона 8, резистор 3. В момент времени t = tu напряжение на конденсаяоре 1 достигает порогового уровня

U „p неинвертирующего входа операционного усилителя 2 напряжения. При

3 t U на выходной шине в наличии

1 отрицательный импульс напряжения и идет перезаряд конденсатора 1 через резистор 3, дифференциальное сопро-. тивление стабилитрона 6, резистор 9, дифференциальное сопротивление стабилитрона 11 в диодном включении. В момент времени t напряжение на конденсаторе 1 достигает нулевого значения. При t ), t конденсатор 1 начинает заряжаться и при t = t< напряжение на нем достигает порогового уровня П „, неинвертирующего входа операционного усилителя 2 напряжения.

Это приводит к изменению полярности напряжения на выходной шине 10 мультивибратора и процессы заряда и перезаряда конденсатора повторяются.

Заметим, что напряжения стабилизации прецизионных температурно-скомпенсированных стабилитронов, напри" мер Д818Е, примерно в 5-7 раэ меньше напряжения включения их прямой ветви вольт-амперной характеристики. Именно это позволяет прецизионные температурно-скомпенсированные стабилитроны включать встречно-параллельно в импульсном режиме работы.

Применение в качестве элемента !1 стабилитрона, используемого только в

1415431

11 э к 111 1- 11

25 з диодном включении (прямая ветвь вольт-амперной характеристики), позволяет обеспечить малую длительность переходных процессов, а следовательно, дает возможность достигнуть высокого быстродействия по сравнению с плоскостным диодом.

Нормальное функционирование устройства (фиг.1) обеспечивается при линейной нагрузке, подключенной к выходной шине 10.

Повышение термостабильности частоты генерирования и выходного напряжения мультивибратора объясняется следующим образом.

Период автокобеланий мультивибратора:

T=tU +tv

r 2

F. — U pop где t = RC 1n - ---- --- > (2)

Š— U пор

-Š— U пор

RC 1n ----- — — i (3)

"г Е П пор

R — величина сопротивления времязадающего резистора 3;

С вЂ” величина емкости времязадающего конденсатора 1;

U,p,U — пороговые уровни напряжения соответственно неинвертирующего и интервирующего входов операционного усилителя 2 напряжения.

Из (2) и (3) следует, что при изменениях П „,р, U д,р изменяются

1 и t, а следовательно, и период автоколебаний Т. Уровни U+,, U „, определяются коэффициентом передачи делителя напряжения на резисторах 4 и 5 и уровнем выходного напряжения мультивибратора.

Если выходное напряжение мультивибратора стабильно и коэффициент передачи делителя напряжения неизменен, то стабилен период автоколебаний, а следовательно, и частота генерации.

Принцип повышения термостабильности частоты генерирования основан на следующем.

Температурно-скомпенсированный стабилитрон, например Д81ЯЕ, при токах стабилизации до 10 мА (до точки с нулевым ТКН) имеет отрицательное значение ТКН, а при токах стабилизации выше 10 мА (после точки с нулевым ТКН) - положительное значение

ТКН.

Если через стабилиз рон 6 задать— ток менее 10 мА, а через стабилит-рон 8 пропустить ток более 10 мА, то напряжение стабилизации стабилитрона

6 имеет отрицательный ТКН, а напряжение стабилизации стабилитрона 8 — по ложительный ТКН. При сложении действующих значений напряжений стабилитронов их отклонения компенсируются.

Полагая неизменными напряжения источников питания мультивибратсра и темпеФ ратуру окружающей среды, действующее значение напряжения на выходной шине

10 гдел11,,iU — действующие значения напряжений стабилизации прецизионных температурно-скомпенсированных стабилитронов 6 и 8 соответственно, работающих в импульсном режиме.

При изменении температуры среды выходное напряжение мультивибратора определяется следующим соотношением:

30 Ugg,g = U)+ Ug — dU, + dUg» где л Б, z U — приращения действующих значений напряжений стабилитронов 6 и 8 соо тве тс твенно.

Чтобы частота мультивибратора не изменялась при изменении температуры, необходимо обеспечить равенство приращений напряжений dU и д Ug и их противофаэность. Это условие можно выполнить, если токи через стабилитроны задать симметричными относительно 10 мА. Соединение резистора 9 и стабилитрона 11 позволяет уменьшить

45 ток стабилизации стабилитрона 6 по отношению к току стабилизации стабилитрона 8, т.е. обеспечивает противофазность приращений действующих значений Д Ц и dUg.

50 !

Проведенные экспериментальные ис следования с температурно-скомпенсированными стабилитронами типа Д818Е показывают, что в диапазоне темпе55 ра ур 13 — 30 С, средний температурный коэффициент напряжения составляет 0,00015X/ С, Введенная совокупность отличительных признаков позволила в 7 раэ

1415431

Формула изобретения майор

Составитель О.Близнюк

Техред Л.Олийнык Корректор C.черни

Редактор Н.Бобкова

Заказ 3886/55

Тираж 928 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 уменыпить температурный коэффициент напряжения, а следовательно, повысить термостабильность частоты генерирования и выходного напряжения мультивибратора.

Предлагаемый мультивибратор целесообразно испольэовать в измерительной технике, радиотехнике, автоматике и других областях техники во всех случаях, когда вопросы повышения термостабильности частоты генерирования и выходного напряжения приобретают первостепенное значение.

Мультивибратор по авт.св.У 1345318, отличающийся тем, что, с целью повышения термос табильности частоты генерирования и выходного напряжения, в него введена цепь иэ последовательно соединенных дополни1О тельного стабилитрона и резистора, подключенная параллельно включенным встречно-параллельно стабилитронам, которые выполнены идентичными, причем анод дополнительного стабилит15 рона соединен с общей шиной.