ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2002 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в схемах генераторов импульсов специальной формы, импульсных модуляторах.

Известен генератор импульсов по а. с. 1127100, содержащий N ключевых транзисторов, соединенных коллекторно-эмиттерными переходами через накопительные конденсаторы в последовательную цепь, N первых и N вторых диодов, соединенных с соответствующими обкладками накопительных конденсаторов, третий диод, соединенный с выходной шиной и через нагрузочный резистор с первой шиной источника питания, входной транзистор, база которого соединена с одним из входов источника управляющих импульсов.

Недостатками этого генератора импульсов являются потери энергии на первых и вторых диодах при заряде и дополнительные потери при разряде накопительных конденсаторов в нагрузку.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор импульсов по а. с. 406296, содержащий N ключевых транзисторов, соединенных коллекторно-эмиттерными переходами через накопительные конденсаторы в последовательную цепь, обкладки накопительных конденсаторов через соответствующие первые и вторые диоды соединены соответственно с первой шиной источника питания и с коллектором входного транзистора, эмиттер которого соединен с второй шиной источника питания, а база через резистор соединена с источником управляющих импульсов, третий диод, соединенный с выходной шиной и через нагрузочный резистор - с первой шиной источника питания.

Однако в данном устройстве отсутствует возможность получения разнополярных импульсов и возникают потери энергии накопительных конденсаторов в цепях управления ключевых транзисторов, вследствие чего снижается амплитуда выходных импульсов и увеличивается энергопотребление устройства.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности получения импульсов либо положительной, либо отрицательной полярности в нагрузке и снижение потерь энергии накопительных конденсаторов.

Поставленная задача достигается за счет того, что в генератор импульсов, содержащий источник питания, N ключевых транзисторов, соединяющих коллекторно-эмиттерными переходами N+1 накопительных конденсаторов в последовательную цепь, а базы N ключевых транзисторов подключены к устройству управления, N-1 первых диодов, соединяющих катодами одни обкладки N накопительных конденсаторов, а анодами соединенных с одной из обкладок N+1 накопительного конденсатора и с одним из выводов ограничительного первого резистора, второй вывод которого соединен с шиной первого источника питания, N-1 вторых диодов, аноды которых соединены с другими обкладками N накопительных конденсаторов, катоды N-1 вторых диодов соединены с одной из обкладок первого накопительного конденсатора, третий диод, соединенный катодом с другой обкладкой первого накопительного конденсатора, а анодом - с общей шиной, для получения на выходе генератора импульсов либо положительной полярности на положительной выходной шине, либо импульсов отрицательной полярности на отрицательной выходной шине, в него введены дополнительный третий диод, второй источник питания, второй ограничительный резистор, анод дополнительного третьего диода подключен к другой обкладке N+1 накопительного конденсатора, а катод - к общей шине, катоды N-1 вторых диодов соединены с одним из выводов второго ограничительного резистора, второй вывод которого подключен к шине второго источника питания, противоположной полярности первому.

Использование двух источников питания, объединенных общей шиной, позволило через первые, вторые и третьи диоды производить заряд накопительных конденсаторов без соединения их с общей шиной.

Для получения только положительного импульса в нагрузке она подключается к положительной выходной шине и к общей шине, при этом отрицательная выходная шина соединена с общей шиной.

Для получения только отрицательного импульса в нагрузке она подключается к отрицательной выходной шине и общей шине, при этом положительная выходная шина соединена с общей шиной.

При прохождении импульсов через нагрузку исключаются дополнительные потери энергии в первых, вторых и третьих диодах.

Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит первые диоды 1-1, 1-2...1-(N-1), вторые диоды 2-1, 2-1. . .2-(N-1), третьи диоды 3-1, 3-2, ключевые транзисторы 4-1, 4-2. ..4-(N-1), 4-N, накопительные конденсаторы 5-1, 5-2...5-(N-1), 5-N, 5-(N+1), ограничительные резисторы 6-1, 6-2, шину первого источника питания 7, шину второго источника питания 8, общую шину 9, положительную выходную шину 10, отрицательную выходную шину 11, устройство управления 12.

Ключевые транзисторы 4-1, 4-2...4-(N-1), 4-N соединяют коллекторно-эмиттерными переходами накопительные конденсаторы 5-1, 5-2...5-(N-1), 5-N, 5-(N+1) в последовательную цепь. Базы ключевых транзисторов подключены к устройству управления 12, осуществляющему одновременное отпирание и запирание ключевых транзисторов. Первые диоды 1-1, 1-2...1-(N-1) соединяют катодами одни обкладки накопительных конденсаторов 5-2...5-(N-1), 5-N и коллекторы транзисторов 4-1, 4-2...4-(N-1), аноды этих диодов соединены с одной из обкладок 5-(N+1) накопительного конденсатора, коллектором транзистора 4-N и с одним из выводов ограничительного первого резистора 6-1, второй вывод которого соединен с шиной первого источника питания 7. Вторые диоды 2-1, 2-2... 2-(N-1) аноды которых соединены с другими обкладками накопительных конденсаторов 5-2. . . 5-(N-1), 5-N и эмиттерами транзисторов 4-2...4-(N-1), 4-N, катоды этих диодов соединены с одной из обкладок первого накопительного конденсатора 5-1, выводом эмиттера ключевого транзистора 4-1 и с одним из выводов второго ограничительного резистора 6-2, второй вывод которого подключен к шине второго источника питания 8 противоположной полярности первому 7. Третий диод 3-1, соединенный катодом с другой обкладкой первого накопительного конденсатора 5-1 и положительной выходной шиной 10, а анодом - к общей шине 9. Анод дополнительного третьего диода 3-2 подключен к другой обкладке 5-(N+1) накопительного конденсатора и отрицательной выходной шине 11, а катод - к общей шине 9.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При включении источников питания 7 и 8 происходит заряд накопительных конденсаторов 5-1, 5-2...5-(N-1), 5-N, 5-(N+1), через ограничительные резисторы 6-1, 6-2, через первые 1-1, 1-2...1-(N-1), вторые 2-1, 2-2...2-(N-1) и третьи диоды 3-1, 3-2.

Для получения положительного импульса в нагрузке она подключается к положительной выходной шине 10 и общей шине 9, при этом отрицательная выходная шина 11 подключена к общей шине 9.

Для получения отрицательного импульса в нагрузке она подключается к отрицательной выходной шине 11 и к общей шине 9, при этом положительная выходная шина 10 подключена к общей шине 9.

При поступлении управляющего импульса от устройства управления 12 открываются ключевые транзисторы 4-1, 4-2...4-(N-1), 4-N, соединяющие коллекторно-эмиттерными переходами накопительные конденсаторы 5-1, 5-2...5-(N-1), 5-N, 5-(N+1) в последовательную цепь. Напряжения накопительных конденсаторов суммируются и их суммарное напряжение поступает в нагрузку, подключенную как указано выше.

Амплитуда импульса примерно равна N(U1+U2), где U1 и U2 -напряжения источников питания. По истечении времени, равного длительности управляющего импульса, ключевые транзисторы закрываются. Далее процесс повторяется.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в том, что функциональные возможности генератора импульсов расширены по сравнению с прототипом за счет обеспечения возможности получения положительных либо отрицательных импульсов на выходе устройства и снижения потерь энергии накопительных конденсаторов.

Источники информации
1. Прототип - а.с. 406296, кл. Н 03 К 3/53.

2. Аналог - а.с. 1127100, кл. Н 03 К 3/53.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных схемах общего назначения. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет получения импульсов положительной и отрицательной полярности в нагрузке и снижение энергопотребления импульсного генератора. В генераторе импульсов используются два разнополярных источника питания, объединенных общей шиной, N ключевых транзисторов, соединяющих N+1 накопительных конденсаторов в последовательную цепь, N-1 первых и вторых диодов, два третьих диода, через которые осуществляется заряд накопительных конденсаторов. 1 ил.

Генератор импульсов, содержащий источник питания, N ключевых транзисторов, соединяющих коллекторно-эмиттерными переходами N+1 накопительных конденсаторов в последовательную цепь, а базы N ключевых транзисторов подключены к устройству управления, N-1 первых диодов, соединяющих катодами одни обкладки N накопительных конденсаторов, а анодами соединенных с одной из обкладок (N+1)-го накопительного конденсатора и с одним из выводов ограничительного первого резистора, второй вывод которого соединен с первой шиной первого источника питания, N-1 вторых диодов, аноды которых соединены с другими обкладками N накопительных конденсаторов, катоды N-1 вторых диодов соединены с одной из обкладок первого накопительного конденсатора, третий диод, соединенный катодом с другой обкладкой первого накопительного конденсатора, а анодом с общей шиной, отличающийся тем, что введены дополнительный третий диод, второй источник питания противоположной полярности первому, второй ограничительный резистор, анод дополнительного третьего диода подключен к другой обкладке (N+1)-го накопительного конденсатора, а катод - к общей шине, катоды N-1 вторых диодов соединены с одним из выводов второго ограничительного резистора, второй вывод которого подключен к шине второго источника питания противоположной полярности первому.