Генератор пилообразного тока Советский патент 1985 года по МПК H03K4/60 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в развертывающих устройствах передающих телевизионных камер, обеспечивающих точную коррекцию получаемого изображения и является усоверщенствованием изобретения по авт. св. № 841093.

Целью изобретения является расщйрение частотного диапазона работы устройства.

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема генератора пилообразного тока; на фиг. 2 - вариант конструктивного выполнения генератора с дополнительным усилителем и вторым согласующим элементом в виде частотно-зависимой цепи; на фиг. 3 - эпюры работы элементов и узлов операционного усилителя, а также зависимости коэффициента передачи собственно

операционного усилителя и цепи обратной связи (с учетом параметров нагрузки генератора) от частоты.

Устройство содержит задающий генератор 1, выход которого подключен к первому входу операционного усилителя 2, второй вход которого подключен через резистор 3 к общей шине устройства и через индуктивную нагрузку 4 к выходу разделительного элемента 5, соединенного через блок 6 частотной фильтрации с выходом операционного усилителя 2. Операционный усилитель 2 выполнен в виде дифференциального усилителя 7, первый вход которого соединен с первьщ входом операционного усилителя, второй вход - с вторым входом операционного усилителя 2, а первый выход 8 соединен с базой первого оконечного транзистора 9, второй выход 10 - с входом первого согласующего элемента 11, выход которого соединен с базой второго оконечного транзистора .12, причем эмиттеры первого и второго оконечных транзисторов 9 и 12 подключены соответственно к положительной и отрицательной щинам 13 и 14 источника питания, коллекторы соединены с выходом операционного усилителя 2 и выходом второго согласующего элемента 15, а вход питания первого согласующего элемента 11 соединен с эмиттером первого оконечного транзистора 9. Первый и второй оконечные транзисторы 9 и 12, первый и второй согласующие элементы 11 и 15 образуют блок 16 согласования режима работы.

При необходимости повышения мощности предлагаемый генератор мржно реализовать, например, в виде схемы с дополнительным усилителем 17-мощности (фиг. 2). В качестве задающего генератора 1 может быть использован обычный генератор пилообразного напряжения, например микро.узел 25 ГФ 14 (ТЭ 2 089 408). Дифференциальный усилитель 7 может быть выполнен на микросхеме типа К 118 УД IA,

он прост по конструкции, маломощный и имеет дифференциальные входы, тогда как операционные усилители могут быть как однополярными, так и с дифференциальными входами, и не только усиливают, но и преобразуют входные сигналы. Согласующий элемент 11 может быть выполнен, например, в виде схемы на транзисторе,, диоде и резисторе (фиг. 1), при этом параметры элементов . схемы выбираются так, чтобы обеспечить согласованное управление транзисторами 9 и 12 при использовании противофазных сигналов с выходов дифференциального усилителя 7. Транзисторы 9 и 12 и первый согласующий элемент могут быть выполнены, например, в виде микросборок типа 2Т0622 и IHT251. Второй согласующий элемент 15 может быть выполнен в виде частотно-зависимой цепи, например резистора, включенной последовательно с параллельной RC-цепочкой. Блок 6 частотной фильтрации может быть выполнен в виде индуктивных элементов с подключенными параллельно резисторами (фиг. 1). Если требуется дополнительный усилитель 17 мощности, то он может быть выполнен, например, на транзисторах по двухтактной схеме (фиг. 2).

Генератор пилообразного тока работает следующим образом.

При поступлении запускающих импульсов на вход генератора (обратный ход развертки) на выходе задающего генератора 1 возникает резкий перепад напряжения и операционный усялитель 2 запирается, нарас тание тока в индуктивной нагрузке 4 прекращается и полярность напряжения на ней изменяется на противоположную, вследствие чего разделительный элемент 5 запирается и нагрузка 4 отключается от выхода операционного усилителя 2. В контуре, образованном нагрузкой 4 и конденсатором обратного хода (не показан), начинается колебательный процесс. Ток в индуктивной нагрузке 4 сначала уменьшается до нуля, а затем измени направление на обратное, начинает увеличиваться, при этом напряжение на нагрузке нарастает в виде резонансного всплеска до величины, превышающей напряжения источника питания генератора, а затем начинает уменьщаться.

При отсутствии запускающих импульсов (прямой ход развертки) напряжение с выхода задающего генератора 1 подается на первый вход операционного усилителя 2 и управляет его работой, разделительный..э.Л мент 5 отпирается и индуктивная нагрузка 4 подключается к выходу операционного усилителя 2, причем ток в ней изменяется в соответствии с выходным напряжением задающего генератора и сигналом, подаваемым с резистора 3. Ток индуктивной нагрузки 4 протекает сначала от последней через диод элемента 5 и далее в блок 6, а затем - в обратном направлении через блок 6 и транзистор элемента 5 в нагрузку 4, при этом параметры элементов блока 6 подстроены соответственно для цепи тока одного и другого направлений в отдельности, поэтому нежелательных высокочастотных колебаний на выходе генератора не возникает. При наличии в составе узлов операционного усилителя 2, дифференциального усилителя 7 и блока 16 согласования под действием выходного сигнала сложной формы от задающего генератора 1 (фиг. За) и сигнала цепи обратной связи напряжения на выходах 8 и 10 изменяются в противофазе (фиг 36 и в). Ток коллектора транзистора элемента 11 протекает через последовательно соединённые диод и резистор, токи транзисторов 9 и элемента 11 равны, но изменяются в противофазе. При равенстве сопротивлений ,в цепи эмиттера транзистора 9 и резистора элемента 11, а также при равенстве сопротивлений диода и перехода базы-эмиттер транзистора элемента ris переменное напряжение иа базе транзистора 12 устанавливается равным по амплитуде нaпpя}keнию на базе транзистора элемента 11, которое равно напряжению на базе транзистора 9. Таким образом, на- 2 пряжения между базой эмиттеров транзисторов 9 и 12 поддерживаются равными по амплитуде и противоположными по фазе ввиду различного, типа их проводимости Кроме того, равенство сопротивлений в цепях транзистора 9 и транзистора элемента 11 обеспечивает (при токе коллектора транзистора элемента 11, примерно равном току эмиттера) одинаковые по величине постоянные напряжения смещения (на один Вольт) транзисторов 9 и 12 каждый отно- 3 сительно своего источника питания. Транзисторы 9 и 12 работают на общую нагрузку - входное сопротивление второго согласующего элемента 15 (и входное сопротивление усилителя мощности, если он имеется в генераторе), и имеют общий для них ток коллекторов, при этом один из транзисторов является для другого динамической нагрузкой, обеспечивая более щирокий динамический диапазон изменения выходного напряжения на их коллекторах и соответственно сигналов на индуктивной нагрузке 4 генератора (фиг. Зг), больщий коэффициент усиления блока 16, повышенную стабильность выходного сигнала относительно нулевого уровня напряжеиия, обеспечиваемую взаимокомпенсирую-5 щимися (в противофазе) изменениями управляющих сигналов на базах транзисторов ,9 и 12. Кроме того, коэффициент усиления и полоса частот транзисторов 9 и 12 зависят от параметров их нагрузки, в качестве которой служит второй согласующий элемент 15 (и входное сопротивление усилителя мощности, если он имеется). Параметры элементов RC-цепн, образующей второй согласующий элемент, выбранный с учетом .реактивных параметров индуктивной нагрузки 4 генератора, обеспечивают большую нагрузку транзисторов 9 и 12 на низких частотах, когда ток их течет через резисторы элемента 15, что обеспечивает соответственно более высокий статический коэффициент усиления и больщую стабильность. На высоких частотах (около резонансной частоты индуктивной нагрузки 4) второй согласующий элемент 15 образует меньщую нагрузку для транзисторов 9 и 12, когда ток замыкается через конденсатор элемента 15 и когда достигается более щирокая полоса частот блока 16 и больщая устойчивосуь всего генератора пилообразного тока, потому что для этих частот комплексное сопротивление индуктивной нагрузки 4 носит емкостный характер (фиг. Зд, кривая 18), вследствие чего повороты фазы. обусловленные с операционным усилителем (фиг. Зд кривая 19) и реактивным сопротивлением нагрузки 4, взаимно компенсируются. Частотный диапазон генератора существенно расщиряется, резонансная частота нагрузки 4 может быть выбрана выще частоты среза верхних частот, что невозможно в известном генераторе. Частотный диапазон Генератора расширяется не менее чем в 4-5 раз (если сравнивать по частотам, определяемым выбранным уровнем усиле спада верхних частот). При использовании генератора не требуется помещать весь операционный усилитель в термостат, как это делается в известном генераторе для обеспечения высокой стабильг ности и устойчивости в условиях влияния щирокого круга дестабилизирующих факторов. Конструктивное усложнение генератора невелико, поэтому производственные затраты не только не увеличатся, но с учетом исключения дорогостоящего термостата даже снизятся. Сложность изготовления генератора существенно не увеличится, так как все узлы операционного усилителя могут быть выполнены на стандартных элементах - микросборках, Использование предлагаемого генератора в прецизионных телевизионных установках позволяет упростить их настройку и эксплуатацию, повысить качество изображения и точность получаемой информации.

ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО ТОКА по авт. св. № 841093, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, операционный усилитель выполнен в виде дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с первым входом операционного усилителя, второй вход - с вторым входом операционного усилителя, а первый выход соединен с базой первого оконечного транзистора, второй выход - с входом первого согласующего элемента, выход которого соединен с базой второго оконечного транзистора, причем эмиттеры первого и второго оконечных транзисторов подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам источника питания, а коллекторы соединены с выходом операционного усилителя и входом второго согласуюш,его элемента, а вход питания первого согласующего элемента соединен с эмиттером первого оконечного транзистора. (Л Oi о сд О5 Фиг.1