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

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, при разработке развертывающих устройств для передающих телевизионных камер. Известен генератор пилообразного тока, содержащий ключ двусторонней проводимости, включенный последовательно с индуктивной нагрузкой, источик постоянного напряжения, блокирующий конденсатор, разрядный конденсатор генератора пилообразного напряжения, выполненного в виде каскада с транзисторным регулируемым стабилизатором тока, дроссель, элемент обратной связи, формирователь корректирующего напряжения 1. Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению является генератор пилообразного тока, содержащий ключ двусторонней проводимости, включенный между общей шиной устройства и первым выводом индуктивной .нагрузки, параллельно которой подключен первый конденсатор, второй вывод индуктивной нагрузки соединен с выходом усилителя корректирующего сигнала, вход которого соединен с выходом формирователя корректирующего напряжения, вход которого подключен к потенциальной обкладке разрядного конденсатора генератора пилообразного напряжения, элемент обработки связи, выход которого соединен с входом усилителя корректирующего сигнала и с подвижным контактом, переменного резистора, включенным между щиной источника питания и общей тиной устройства. Устройство содержит также дроссель, усилитель постоянного тока, вход которого соединен с подвижным контактом переменного резистора, блокирующий конденсатор 2. Однако известное устройство отличается недостаточно высокой надежностью и ограниченными пределами регулировки. Цель изобретения - повыщение надежности в работе и расщирение пределов регулировки. Поставленная цель достигается тем, что в генератор пилообразного тока, содержащий ключ двусторонней проводимости, включенный между общей щиной интегратора и первым выводом индуктивной нагрузки, параллельно которой подключен первый конденсатор, причем второй вывод индуктивной нагрузки соединен с выходом усилителя корректирующего сигнала, вход которого соединен с выходом формирователя корректирующего напряжения, вход которого подключен к потенциальной обкладке разрядного конденсатора генератора пилообразного напряжения, элемент обратной связи, выход которого соединен с входом усилителя корректирующего сигнала и с подвижным контактом переменного резистора, включенного между общей щиной источника питания и общей щиной устройства, введены управ184 ляющий элемент и две управляемые цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные через первый резистор два р-п-р-транзистора и первый дополнительный источник питания, а вторая - соединенные последовательно через второй резистор два п-р-п-транзистора и второй дополнительный источник питания, при этом коллектор первого р-п-р-транзистора первой управляемой цепи и коллектор первого п-р-п-транзистора второй управляемой цепи соединены с первым выводом индуктивной нагрузки, а эмиттеры Вторых транзисторов первой и второй управляемых цепей подключены к щинам соответственно первого и второго дополнительных источников питания противоположной полярности, база второго п-р-п-транзистора второй управляемой цепи через последовательно соединенные третий резистор и второй конденсатор соединена с коллектором второго р-п-р-транзистора первой управляемой цепи, база которого соединена с управляющим входом ключа двусторонней проводимости, а базы первых транзисторов первой и второй управляемых цепей соединены соответственно с первым и вторым выходами управляющего элемента третий выход которого соединен с входом элемента обратной связи. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - варианты конструктивного выполнения управляющего элемента. Устройство содержит ключ 1 двусторонней проводимости, включенный между общей шиной устройства и первым выводом индуктивной нагрузки 2, параллельно которой подключен первый конденсатор 3, второй вывод нагрузки 2 соединен с выходом усилителя 4 корректирующего сигнала, вход которого соединен с выходом формирователя 5 корректирующего напряжения, вход которого подключен к потенциальной обкладке разрядного конденсатора 6 генератора 7 пилообразного напряжения, элемент 8 обратной связи, выход которого соединен с входом усилителя 4 корректирующего сигнала и с подвижным контактом переменного резистора 9, включенным между шиной источника 10 питания и общей щиной устройства, управляющий элемент 11 и две управляемые цепи, одна из которых содержит последовательно соединенные через первый резистор 12 два р-п-р-транзистора 13 и 14, а вторая - через соединенные последовательно второй резистор 15 два п-р-п-транзистора 16 и 17. Коллектор первого р-п-р-транзистора 13 первой управляемой цепи и коллектор первого п-р-п-транзистора 16 второй управляемой цепи соединены с первым выводом индуктивной нагрузки 2, а эмиттеры вторых транзисторов первой и второй управляемых цепей подключены к щинам 18 и 19 дополнительных источников питания противоположной полярности. База второго п-р-п-транзистора 17 второй управляемой цепи через

последовательно соединенные третий резистор 20 и второй конденсатор 21 соединена с коллектором второго р-п-р-транзистора 14 первой управляемой цепи, база которого соединена с управляющим входом ключа двусторонней проводимости. Базы первых транзисторов 13 и 16 первой и второй управляемых цепей соединены соответственно с первым и вторым выходами управляющего элемента 11, третий выход которого соединен с входом элемента 8 обратной связи. Усилитель 4 корректирующего сигнала содержит усилитель 22 мощности, собранный, например, по двухтактной схеме на транзисторах противоположного типа проводимости, операционный усилитель 23, например, типа 140 УД7, цепь 24 обратной связи, выполненной, например, в виде резистора. Элемент 8 обратной связи выполнен, например, в виде двух последовательно соединенных резисторов и конденсатора, включенного между их общей точкой и общей щиной устройства.

Формирователь 5 корректирующего напряжения выполнен, например, по схеме формирования из пилообразного напряжения так называемой S или N формы для коррекции типовых искажений. Ключ 1 двусторонней проводимости выполнен на транзисторе 25 диоде 26. Генератор 7 пилообразного напряжения выполнен на разрядном конденсаторе 6, транзисторах 27 и 28.

Управляющий элемент 11 выполнен на буферных элементах 29-31 (фиг. 2 и 3).

Устройство работает следующим образом.

При поступлении управляющих сигналов на щины 18 и 19 ключ 1 размыкается, а транзистор 27 включается. При размыкании ключа 1 индуктивная нагрузка 2 отключается от источника 10 и в контуре (конденсатор 3, нагрузка 2) начинается колебательный процесс обратного хода тока. Ток изменяется колебательно, сначала уменьщаясь до нуля, а затем, изменив направление, начинает увеличиваться. При включении транзистора 27 разрядный конденсатор 6 разряжается.

В интервалах между управляющими сигналами (прямой ход развертки) транзистор 27 закрыт, а ключ 1 замкнут. При этом конденсатор 6 заряжается постоянным током через транзистор 28. Напряжение на нем управляет работой формирователя 5, подающего требуемое корректирующее напряжение сложной формы на вход усилителя 4, на которой также поданы напряжения с движка резистора 9 и с выхода элемента 8 обратной связи. Выходное напряжение усилителя 4 прикладывается непосредственно к индуктивной нагрузке 2, обеспечивая в ней коррекцию нелинейности пилообразного тока. При замыкании ключа 1 пилообразный ток нагрузки 2 замыкается через малое выходное сопротивление усилителя 4, протекая во время одной половины прямого хода через диод 26, а во время другой половины - через транзистор 25.

При отсутствии в известном генераторе пилообразного тока двух р-п-р-транзисторов и двух п-р-п-транзисторов, соединенных при помощи резисторов 12 и 15 в две последовательные цепи, подключенные непосредственно к индуктивной нагрузке 2 и к положительной и отрицательной щинам 18 и 19 дополнительных источников питания, и управляющего элемента II, вход которого подключен к щине внещнего управляющего

0 сигнала, ток центровки протекает в направлении: регулируемый усилитель постоянного тока - дроссель - индуктивная нагрузка. Практически показатель надежности работы дросселя, применяемого в цепи центровки, меньще в два раза по величине показателя

надежности всей остальной части устройства генератора пилообразного тока, поэтому недостаточно высокая надежность работы дросселя приводит к уменьщению общей величины показателя надежности работы

0 устройства в целом, что крайне нежелательно. Из-за однонаправленности и инерционности изменения тока в дросселе ограничены пределы регулировки. В результате ограничивается сфера применения генератора. Кроме того, в таком генераторе пилообразного

5 тока установление тока центровки достигается благодаря замыканию его довольно длительное время (прямой ход) через ключ на общую шину генератора, т. е. практически этот ток для центровки на прямом ходу не используется и лищь во время обратного хода, когда ключ разомкнут, ввиду отсутствия другого пути, направляется в индуктивную нагрузку. В результате для обеспечения в таком генераторе тока центровки вынужденно затрачивается излишняя энергия и тем самым уменьшается экономичность.

При наличии в генераторе пилообразного тока дополнительных двух р-п-р-транзисторов 14 и 13, двух п-р-п-транзисторов 16

0 . и 17, соединенных при помощи резисторов 12 и 15 в последовательные две цепи, подключенные непосредственно, к индуктивной нагрузке и соответственно к положительной и отрицательной щинам дoпOv нитeльнoгo источника питания, управляющего элемента

5 11 ключ 1 не используется более для разгона тока центровки в дросселе, поэтому разрывная мощность ключа может быть значительно уменьшена, а дроссель может быть исключен из схемы генератора как элемент, обеспечивающий своей инерционностью определенное постоянство тока центровки, но и ограничивавший тем самым пределы его изменения во времени. Необходимая величина и постоянство тока, в также требуемое его направление обеспечиваются в предлагаемом генераторе введением двух р-п-ри двух п-р-п-транзисторов и включенных последовательно с ними резисторов, а изменение тока - с помощью управляющего элемента 11.

Во время прямого хода для исключения излишних потерь энергии на центровку транзисторы 14 и 17 запираются и отключают тем самым транзисторы 13 и 16 от шин дополнительного источника питания, вследствие чего протекание тока через тот или иной из них и, следовательно, протекание дополнительного тока в индуктивную нагрузку 2 прекращается.

При поступлении на вход (фиг. 1) управляющего сигнала соответствующей полярности с входа генератора (цепь подачи этого сигнала указана пунктиром) во время обратного хода транзисторы 14 и 17 отпираются, подключая тем самым транзисторы 13 и 16 к дополнительному источнику питания (шины 18 и 19), и в соответствии с изменением напряжения, обусловленным положением движка переменного резистора (фиг. 2 и 3) и внешним управляющим сигналом на входе элемента 11, на выходах этого элемента появляются управляющие сигналы, под действием которых один из транзисторов 13 и 16 подоткрывается, другой соответственно подзапирается, а через элемент 8 обратной связи дополнительно подрегулировывается напряжение на входе усилителя 4, обеспечивающее поддержание размаха выходного пилообразного сигнала генератора постоянным. При этом во время обратного хода в индуктивную нагрузку 2 подается дополнительный ток, направление и величина которого могут быть при необходимости быстро изменены (например, за период) при помощи сигнала на входе, подаваемого через буферные элементы 29 и 30 на входы транзисторов 13 и 16. Под действием этого дополнительного тока во время обратного хода потери энергии на прямом ходу в индуктивной нагрузке 2 недокомпенсируются или соответственно перекомпенсируются, и тем самым величина начального тока для следующего периода прямого хода при необходимости может быть быстро изменена так, что обеспечивается требуемая величина изменения центровки в щироких пределах, но при этом размах выходного пилообразного сигнала остается постоянным.

В известном генераторе быстрое изменение центровки принципиально невозможно. Постоянство величины дополнительного тока во время обратного хода достигается соответствующим выбором величины сопротивлений резисторов 12 и 15. Наличие на коллекторе транзистора 13 всплеска напряжения отрицательной полярности, возникающего на индуктивной нагрузке 2 во время обратного хода, позволяет снизить требования

0 к величине напряжения положительной полярности дополнительного источника питания (шина 18), тогда как для транзистора 16 (щина 19) требуемое напряжение питания несколько более высокое.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную и экономичную работу и более широкие пределы регулировки, при этом становится возможным быстрое и точное управление центровкой благодаря использованию управляющего элемента и двух транзисторных управляемых цепей с дополнительными источниками питания вместо цепи центровки с дросселем как менее инерционных, более экономичных и надежных.

ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО ТОКА, содержащий ключ двусторонней проводимости, включенный между общей щиной генератора и первым выводом индуктивной нагрузки, параллельно которой подключен первый конденсатор, причем второй вывод индуктивной нагрузки соединен с выходом усилителя корректирующего сигнала, вход которого соединен с выходом формирователя корректирующего напряжения, вход которого подключен к потенциальной обкладке разрядного конденсатора генератора пилообразного напряжения, элемент обратной связи, выход которого соединен с входом усилителя корректирующего сигнала и с подвижным контактом переменного резистора, включенного между общей щиной источника питания и общей щиной устройства, отличающийся тем, что, с целью повЫщения надежности в работе и расщирения пределов регулировки, в него введены управляющий элемент и две управляемые цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные через первый резистор два р-п-ртранзистора и первый дополнительный источник питания, а вторая - соединенные последовательно через второй резистор два п-р-п-транзистора и второй дополнительный источник питания, при этом коллектор первого р-п-р-транзистора первой управляемой цепи и коллектор первого п-р-п-транзистора второй управляемой цепи соединены с первым выводом индуктивной нагрузки, а эмиттеры вторых транзисторов первой и второй управляемых цепей подключены к щинам соответственно первого и второго дополнительных источников питания противоположной полярности, база второго п-р-п-транзистора второй управляемой цепи через по(Л следовательно соединенные третий резистор и второй конденсатор соединена с коллектором второго р-п-р-транзистора первой управляемой цепи, база которого соединена с управляющим входом ключа двусторонней проводимости, а базы первых транзисторов первой и второй управляемых цепей соединены соответственно с первым и вторым о выходами управляющего элемента, третий а выход которого соединен с входом элемента обратной связи, а вход - с щиной внешнего to управляющего сигнала. 00 4