МУЛЬТИВИБРАТОР
FLIP-FLOP

Изобретение относится к радиотехнической и автомобильной промышленностям, в частности к импульсным устройствам, и может быть использовано для регулирования величины напряжения постоянного тока без потерь энергии в электрооборудовании автомобильной техники.
Для регулирования величины напряжения постоянного тока используются устройства широтно-импульсной модуляции (ШИМ) постоянного тока со сглаживающими фильтрами. Средняя величина напряжения после широтно-импульсной модуляции зависит от скважности импульсов модулирующего устройства.
Известны импульсные устройства для генерации импульсов с регулируемой скважностью, содержащие мультивибратор, генератор пилообразного напряжения, триггер и другие импульсные устройства [Айзенцон А.Е., Гармаш Ю.В., Михневич Л.Е., Герасев О.В. Регулятор напряжения с импульсным стабилизатором. // Автомобильная промышленность. 2005. - №8. - С. 21-22]. Недостатком таких устройств является содержание большого числа элементов и узлов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является мультивибратор, содержащий два транзистора, два коллекторных резистора, два переходных конденсатора, каждый из которых соединен с коллектором одного и с базой другого транзистора. [Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника. - М.: Высшая школа, 1987.  420 с.; Тимахов О.Н., Любченко В.К. Селекторы импульсов. - М.: Высшая школа, 1966. 270 с.].
Недостатком известного устройства является то, что при изменении скважности регулированием величины одного сопротивления или емкости одновременно изменяется частота следования импульсов, и наоборот, при изменении частоты следования импульсов изменяется скважность. Вследствие этого регулирование осуществляется с изменением длительности периода следования импульсов, что вызывает изменение пульсаций при сглаживании, либо в малых пределах, либо нелинейно. Регулирование параметров осуществляется вручную, что ограничивает функциональные возможности устройства.
Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей мультивибратора.
Технический результат достигается тем, что мультивибратор, содержащий два транзистора, два коллекторных резистора, два базовых резистора, соединенных с транзисторами и с источником питания, два переходных конденсатора, каждый из которых соединен с коллектором одного и с базой другого транзистора, при этом дополнительно снабжен двумя резисторами и двумя транзисторами, эмиттеры которых соединены с базами имеющихся транзисторов, коллекторы соединены с базовыми резисторами, а базы дополнительных транзисторов соединены через дополнительные резисторы с источником питания.
На чертеже представлена принципиальная схема мультивибратора.
Мультивибратор содержит два основных транзистора (VT1 и VT4), два коллекторных резистора R1 и R6 основных транзисторов, два переходных конденсатора C2, C3, каждый из которых соединен с коллектором одного основного и с базой другого основного транзистора, два базовых резистора R3, R4, включенных в цепи баз основных транзисторов VT1 и VT4 последовательно через дополнительные транзисторы VT2 и VT3, два дополнительных резистора R2, R5, соединяющих цепи баз дополнительных транзисторов с источником питания, и два выходных переходных конденсатора C1 и C4.
VT3
VT4
Устройство работает следующим образом. Транзисторные каскады VT1 и VT4 с коллекторными резисторами R1, R6 и с базовыми резисторами R3, R4 и транзисторами VT2 и VT3 охвачены положительной обратной связью с помощью конденсаторов C2, C3 и соединены по известной схеме мультивибратора. Дополнительные транзисторы VT2 и VT3 представляют собой сопротивления в цепях баз транзисторов мультивибратора, величины которых зависят от положения рабочей точки, задаваемой дополнительными резисторами R2, R5, и от величины электрического сигнала на входах транзисторов VT2 и VT3. Изменяя электрические сигналы на входах транзисторов, можно управлять величиной полного сопротивления целей баз основных транзисторов, а соответственно, характеристиками выходного сигнала - скважностью и частотой следования импульсов. Длительность импульсов и скважность определяются постоянной времени заряда разряда конденсаторов C1 и C2 через сопротивления R3 и R4 с последовательно соединенными транзисторами, сопротивление которых R, R изменяется от долей Ом до бесконечности. Так как величины сопротивлений R3 и R4 можно выбрать небольшими, то изменение параметров импульсов можно изменять в широких пределах изменением общего сопротивления базы основного транзистора.
При полностью открытом транзисторе VT3 общее сопротивление базы VT1 составит
.
При закрытом транзисторе сопротивление базы VT1 составит
БобщVT1
R=∞,
КЭVT2
так как R=∞.
БобщVT4
Аналогичным образом общее сопротивление R базы транзистора VT4 можно изменять в пределах
.
Следовательно, длительность положительных импульсов на коллекторе закрытого транзистора VT1 определяется перезарядом конденсатора С3 и регулируется в пределах
.
Изменение эффективного сопротивления баз транзисторов VT1 и VT4 осуществляется отпиранием транзисторов VT2 и VT3 подачей постоянного положительного напряжения (или тока) на входы «Вх1» и «Вх2».
Длительность импульсов на коллекторе закрытого транзистора определяется перезарядом конденсатора С2 и регулируется в пределах
.
БЭ
КЭ
Так как R гораздо меньше сопротивления резистора в цепи базы, сопротивление R при полностью открытом транзисторе (в режиме насыщения) гораздо меньше сопротивления коллекторного резистора и при закрытом дополнительном транзисторе в цепи базы общее сопротивление базы бесконечно большое, то пределы изменения длительностей импульсов на коллекторе VT1 и VT3 равны
uVT1
τ=R3·C3÷∞,
uVT4
τ=R4·C2÷∞.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый мультивибратор обладает более широкими функциональными возможностями и позволяет автоматизировать регулирование параметров выходного импульсного сигнала без привлечения дополнительных устройств.
Такая регулировка позволяет изменять частоту, длительность и скважность импульсов на коллекторах транзисторов VT1 и VT4.
Технико-экономическое обоснование на предлагаемое изобретение «Мультивибратор»
Предлагаемое изобретение позволяет регулировать электрические параметры плавно или дискретно бесконтактным способом, а также модулировать сигнал по частоте, амплитуде и скважности внешними сигналами, подаваемыми на базы дополнительных транзисторов.
В сравнении с прототипом это является расширением функциональных возможностей мультивибратора по выходным электрическим характеристикам, что дает качественное расширение технических возможностей средств, в которых используется рассматриваемые устройства. Так, например, сканирующие по частоте с управляемой программой системы радиосвязи являются недоступными для несанкционированного доступа. Экономический эффект от несанкционированных доступов может изменяться в широких пределах.
С помощью прототипа такие операции осуществить возможно только оснащением его дополнительными устройствами в виде двух усилителей и модуляторов.
Стоимость дополнительных устройств для прототипа больше стоимости расходов на предлагаемое изобретение в 2-3 раза. При себестоимости условного транзисторного каскада в интегральном устройстве 0.001 коп., при количестве мультивибраторов в интегральной схеме 1000 ед. и при годовом выпуске интегральной схемы 1 млн. ед. условный годовой эффект составит 10 тыс. руб.