Генератор прямоугольных импульсов в интегральном исполнении

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в качестве встроенного генератора тактовых импульсов. Цель изобретения - повышение стабильности частоты генерируемых импульсов при одновременном уменьшении потребляемой мощности. Компаратор 6 со счетным триггером 7 обеспечивают коммутацию транзисторов 1, 2, 14 - 17. Генератор 11 тока построен на транзисторах 18, 19, стабилизаторе 20 тока. 1 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

151)5 Н 03 К 4/02 (, t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4286707/24-21 (22) 20.07.87 (46) 30.03.90. Бюл. М .12 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Электронмаш" (72) Е.Н,Андреев, Э,3 ° Гинзбург и С.Д.Лебедев (53) 621.374 (088.8) (56) Патент США В 4479097, кл. 331ill 1984.

Прянишников В,А, Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока.

Л., 1976, с. 137, рис. 3.20.

„„SU,» 554118 A 1

2 (54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и мажет быть использовано, например, в качестве встроенного генератора тактовых импулвсов, Цель изобретения - повышение стабильности частоты генерируемых импульсов при одновременном уменьшении потребляемой мощности, Комнаратор 6 со счетным триггером 7 обеспечивают коммутацию транзисторов 1, 2, 14-17. Генератор

11 тока построен на транзисторах 18 и 19 и стабилизаторе 20 тока. 1 ил.

1554118

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в качестве встроенного генератора тактовых импульсов.

Цель изобретения — повышение ста5 бильности частоты генерируемых импульсов при,одновременном уменьшении потребляемой мощности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Генератор прямоугольных импульсов содержит первый 1 и второй 2 р-канальные MOH-транзисторы, истоки которых соединены с первыми обкладками первого

3 и второго 4 конденсаторов, с шиной

5 питания, а стоки соответственно соединены с вторыми обкладками первого

3 и второго 4 конденсаторов, компаратор 6, выход которого соединен с вхо- 20 дом счетного триггера 7, первый и вто. рой выходы которого соединены соответственно с затвором первого 1 и второго 2 р-канальных МОП-транзисторов, с первой и второй выходными шинами 8 и

9, резистор 10, генератор ll тока, первый 12 и второй 13 двунаправленные ключи, прямой вход первого и инверсный вход второго ключей соединены с первым выходом триггера 7, инверсный вход 30 первого и прямой вход второго — с вторым выходом триггера 7, первый двунаправленный ключ 12 включен между второй обкладкой первого конденсатора 3 и первым выходом генератора 1 1 тока, второй двунаправленный ключ 13 — между второй обкладкой второго конденсатора 4 и первым выходом генератора

11 тока, соединенным с инвертирующим входом компар атора 6, неинв ертирующий вход которого соединен с вторым выходом генератора 11 тока и через р ез и стор 10 - с шиной 5 питания .

Двунаправленные ключи 12 и 13 выполнены соответственно на транзисто- 45 рах 14, 15,и 16, 17, генератор 11 тока — на транзисторах 18 и 19, стабилизаторе 20 тока, Устройство работает следующим образом, 50

С выхода стабилизатора 20 тока на затворы транзисторов 18 и 19 подается уровень налряжения, близкий к их пороговому напряжению (такой, чтобы эти транзисторы находились в предпорого55 вой области токов стока для всей области рабочих напряжений на их стоках), Предпороговая область работы транзисторов характеризуется тем, что, начи-, ная с величин напряжений на стоке транзистора, больших примерно 80 мВ, величина тока стока для длинноканальных транзисторов (с длиннми канала, большими 10 мкМ) практически не зависит от величины напряжения на стоке, Таким образом, транзисторы 18 и 19 работают в режиме генераторов тока. При этом величины токов I u I 9 через эти транзисторы прямо пропорциональны отношению размеров канала для каждого из транзисторов: (Ф )

I a L 1В (1)

I (- — ) fg где Wi и Ь вЂ” ширина и длина канала

КМОП-транзистора.

Если размеры каналов транзисторов одинаковые, то при одном и том же напряжении на затворах токи стока этих транзисторов также равны, Величина тока стока транзистора 18 и величина сопротивления резистора 10 выбираются такими, чтобы величина напряжения на неинвертирующем входе компаратора 6 удовлетворяла условиям работы транзисторов 18 и 19 в режиме генератора тока и рабочей области входных напряжений компаратора 6. Выходы счетного триггера могут находиться в одном из двух противоположных состояний, предположим, что на шине Р имеется высокий уровень напряжения (лог. "1"), а на шине 9— низкий уровень напряжения (лог. "0 ), при этом коммутирующие транзисторы 14 и

15 и разряжающий транзистор 2 открыты, а коммутирующие транзисторы 16 и 17 и разряжающий транзистор 1 закрыты. Конденсатор 4 разряжается через открытый транзистор 2, а конденсатор 3 заряжается через транзистор 19 и открытые транзисторы 14 и 15 постоянным током до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе компаратора 6 не станет равным напряжению на его входах, С выхода компаратора 6 на вход счетного триггера 7 поступает уровень лог, "0", который подготавливает триггер для переброса в очередное состояние на его выходах. При равенстве потенциалов на входе компаратора 6 он срабатывает, с его выхода на вход счетного триггера поступает лог. "1", триггер перебрасывается в противоположное состояние на его выходах (на шине 8 — лог.

"0", на шине 9 — лог. "1"), транзистоpbl 2, 14 и 15 закрываются, а транэис35

5 15541 торы 16, 17 и 1 открываются, при этом инвертирующий вход компаратора 6 подсоединяется к разряженному конденсатору 4, на выходе компаратора 6 и входе

5 триггера появляется уровень лог. "0", конденсатор 3 разряжается через открытый транзистор 1, а конденсатор 4 начинает заряжаться через транзистор 19 и открытые транзисторы 16 и 17 до нап-10 ряжения, равного напряжению на входе компаратора 6. После этого на входе триггера 7 появляется уровень лог.

"1", триггер перебрасывается в противоположное на его выходах состояние, и процесс повторяется.

Пусть через транзисторы 18 и 19 течет одинаковый ток 1 (размеры их каналов равны), тогда на резисторе 10 падает напряжение: 20

Uon НТ в где R - сопротивление резистора 10, и время заряда конденсатора емкостью

С до величины U „определяется как

= СК, (3) оп

Таким образом, период генер ации можно определить как

Т=, +2t +1,=,+1,+1 „,, (4) где t „=С В; 1С В; 30

С и С -- емкости конденсаторов

3 и 4; нестабильная часть периода; задержка срабатывания компаратора и триггера, которую можно сделать достаточно малой (не более 50 нс), На минимальную величину этой задержки не накладывается никаких ограничений, связанных с функционированием устройства. Времена С„ и t в выражении (4) являются стабильными по напряжению питания величинами. Таким об- 45 разом, в данном случае в выражение для периода колебаний не входит нестабилизированное время разряда времязадающих конденсаторов (что имеет место в известном устройстве), а нестабиль- Я1 ная часть периода составляет не бол е

100 нс При этом не требуются какието специальные методы стабилизации токозадающих цепей, так как благодаря наличию двухвыводного генератора то- 55 ка любые изменения тока по цепи заря18 6 да времязадающих конденсаторов и цепи опорного напряжения происходят одинаковыми и полностью компенсируют друг друга, при этом конкретная величина токов не имеет принципиального значения (лишь бы выполнялись условия работоспособности элементов), Уменьшение количества токопотребляющих элементов в два раза (токозадающая цепь и компаратор со сквозным током) позволяет в предлагаемом устройстве по сравнению с известным в два раза уменьшить потребляемую мощность.

Формул а изобретения

Генератор прямоугольных импульсов в интегральном испопнении, содержащий первый и второй р-канальные МОПтранзисторы„ истоки которых соединены соответственно с первыми обкладками первого и второго конденсаторов и с шиной питания, а стоки соответственно соединены с вторыми обкладками первого и второго конденсаторов, компа,ратор, выход которого соединен с входом счетного триггера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с затворами первого и второго р †канальн 110П-транзисторов и с первой и второй выходными шинами, резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты генерируемых импульсов при одновременном уменьшении потребляемой мощности, в него введены двухвыходной генератор тока, первый и второй двунаправленные ключи, прямой вход первого и инверсный вход второго из которых соединены с первым выходом триггера, инверсный вход первого и прямой вход второго из которых — с вторым выходом триггера, причем первый двунаправленный ключ включен между второй обкладкой первого конденсатора и первым выходом генератора тока, второй двунаправленный ключ - между второй обкладкой второго конденсатора и первым выходом генератора тока, при этом первый выход генератора тока соединен с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выходом генератора тока и через резистор — с шиной питания,