Генератор прямоугольных импульсов (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H03K3/23 H03K3/28 

го и неинвертирующим входом другого операционного усилителя, причем каждая из обкладок первого конденсатора подключена к коллектору соответствующего третьего дополнительного транзистора, эмиттер каждого из которых через соответствующий резистор подключен к второй шине питания, а база подключена к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора и через третий конденсатор - с базой третьего дополнительного транзистора.

3.Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя и через соответствующиепараллельно включенные диод и второй резистор - к одной из обкладок первого конденсатора, входы операционного усилителя через третьи резисторы соединены с общей пшной, о тличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты,

в него введены два транзистора, причем обкладки первого конденсатора подключены, к эмиттерам транзисторов, коллекторы которых через резисторы соединены с шиной питания, а через разделительные конденсаторы - с инвертирующими входами операционных усилителей, базы транзисторов подключены к средней точке резистивного делителя, включенного между шиной питания и общей пшной.

4.Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему ВХОДУ этого же операционного усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя и через соответствуюпще параллельно включенные первый диод

и второй резистор - к одной из обкладок первого конденсатора, входы операционных усилителей через третьи резисторы соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты, выход казвдого операционного усилителя через вновь вве67705

денные соответствующие параллельно включенные второй диод и четвертый резистор подключен к обкладкам второго конденсатора, причем к выходу каждого операционного усилителя первый и второй диоды подключены разноименными электродами, а к обкладкам первого и второго конденсатора - одноименными, кроме того, между каждой обкладкой одного конденсатора и противоположной относительно выходов операционных усилителей обкладкой другого конденсатора эмиттером и базой включен транзистор, коллектор которого через пятый резистор соединен с источником питания, а через третий конденсатор - с входом операционного усилителя, причем база транзистора соединена с катодом соответствующег о второго диода, аколлектор - с наинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к аноду этого же диода.

5. Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя соединен с анодом первого диода и через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя, вход каждого из операционных -усилителей через соответствующий третий резистор подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повьпиения стабильности частоты расширения функциональных возможностей, катод каждого из первых диодов соединен с коллектором первого дополнительного транзистора, эмиттер которого через четвертый резистор подключен к вьгходу своего операционного усилителя, базы обоих первых дополнительных транзисторов объединены и подключены к общей шине, а коллектор каждого из них подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора противоположного типа проводимости, коллектор которого через соответствующий резистор подключен к ПИне питания и через соответствующий второй конденсатор - к неинвертирующему входу своего операционного усилителя,, базы вторых дополнительных транзисторов соединены между собой через третий конденсатор, через соответствующие вторые диоды подключены к

шине управления и через третьи диоды соединены с эмиттерами вторых дополнительных транзисторов.

1. Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, конденсатор, выход калздого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертиругощему входу этого же операционного усилителя, к инвертирукядему входу второго операционного усилителя и через соответствующие параллельно включенные первый диод и второй резистор - к .одной из обкладок конденсатора, при этом каждая обкладка конденсатора через второй диод подключена к соответствующему входу одного из операционных усилителей, неинвертирующий вход каждого из операционных усилителей через третий резистор соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты, в него дополнительно введены два транзистора, каждый из которых включен последовательно с вторым резистором, коллектор каяадого транзистора соединен с одной из обкладок конденсатора, эмиттер ксшозш I ::.. -- --naf шш-i с соответствующим -вторым резистором, а базы транзисторов подключены к общей шине. 2. Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и через первый диод - к соответствующей обкладке первого конденсатора, неинвертирующкй вход каждого из операционных усилителей через соответствующий второй резистор подключен к общей шине, отличающийся тем., что, с целью СО повышения стабильности частоты, к выходу каждого операционного усилителя через соответствукиций второй диод подключен коллектором первый дополнительный транзистор, эмиттер которого через резистор подключен к первой шине питания, о: а база - к обкладке первого конден | сатора и через соответствующий первый диод - к выходу другого операционного усилителя, ко.плектор кажо сд дого первого дополнительного транзистора подключен к змиттеру соответствукнцего второго дополнительного транзистора, база каждого дополнительного транзистора соединена с базой соответствующего первого дополнительного транзистора, коллектор каждого второго дополнительного транзистора через резистор подключен к второй шине питания и через соответствующий второй конденсатор соединен с инвертирующим входом свое

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиозлектронной аппаратуре для генерирования прямоугольных импульсов.

Известен генератор прямоугольных импульсов на двух операционных усилителях с перекрестными обратными связями между их вьпсодами с дифференхщальными входами через резистивные делители и интегрирующие КС-цепи l

Стабильность частоты этого генератора невысока вследствии значительной температурной чувствительности постоянной времени и порога переключения.

Наиболее близок к предлагаемому генератор прямоугольных импульсов на двух операционных усилителях, содержащий времязадающий мост, резистивные делители в цепях положительной обратной связи операционных усилителей.

Принцип работы известного устройства основан на перезарядке конденсатора 2}

Переключение операционных усилителей в этом генераторе происходит в соответствии с величиной и полярностью напряжения на обкладках конденсатора, причем опорное напряженив задается резистивными делителями в цепи, обратной связи операционных усилителей и для нормальной работы последних должно иметь малую величину. Этот фактор определяет малую скорость изменения напряжения на обкладках конденсатора в момент опрокидывания операционных усилителей, а значит невысокую стабильность частоты следования генерируемых импульсов. Кроме того, генератор имеет недостаточные функциональные возможности, так как в нем невозможно электронное управления частотой.

Цель изобретения - повышение стабильности частоты следования, выходных импульсов генератора и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, конденсатор, в котором выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя, к инвертирующему входу второго операционого усилителя и через соответствуюпще параллельно включенные. первый диод и второй резистор - к одной из обкладок конденсатораi при этом каждая обкладка конденсатора через второй диод подключена к соответствукщему входу одного из операционных усилителей, неинвертирую1ЦИЙ вход каждого из операционных усилителей через третий резистор соединен с общей шиной; дополнительно введены два транзистора, каждый из которых включен последовательно с вторым резистором, коллектор калздого транзистора соединен одной из обкладок конденсатора, эмиттер с соответствующим вторым резистором, а базы транзисторов подключены к общей шине.

Во втором варианте генератора прямоугольных импульсов повышение стабильности достигается тем, что к выходу каждого операционного усилителя через соответствующий второй диод подключен коллектором первый дополнительный транзистор, эмиттер которого через резистор подключен к первой шине питания, а база к обклад се первого конденсатора и через соответствукнций первый диод к выходу другого операционного усилителя, коллекторкаждого первого дополнительного транзистора подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора, база каждого дополнитель.ного транзистора соединена с базой соответствующего дополнительного транзистора, коллектор каждого второго дополнительного транзистора через резистор подключен к второй шине питания и через соответст вующий второй конденсатор соединен с инвертирующим входом своего и неинвентирующим входом другого опе рационного усилителя, причем каждая из обкладок первого конденса-тора подключена к коллектору соответствующего третьего дополнительного транзистора, эмиттер каждого из которых через соответствующий резистор подключен к второй шине питания, а база подключена к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора и через третий конденсатор - с базой-третьего дополнительного транзистора. В третьем варианте генератора прямоугольных импульсов повышение стабилизации частоты также достигается введением двух транзисторов причем обкладки первого конденсато ра подключены к змиттерам транзисторов , коллекторы которых через ре зисторы соединены с шиной питания, а через разделительные конденсаторы - с инвертирующими входами операционных усилителей, базы тран зисторов подключены к средней точке резистивного делителя, включенного между шиной питания и общей шиной. В четвертом варианте генератора прямоугольных импульсов повьпиение стабильности частоты достигается тем, что. выход каждого операционно го усилителя через дополнительно введенные соответствующие параллел но включенные второй диод и четвер тый резистор подключен к обкладкам второго конденсатора, причем к вых ду каждого операционного усилителя первый и второй диоды подключены разноименными электродами, а к обкладкам первого.и второго конденса тора - одноименными, кроме того, между каждой обкладкой одного конденсатора и противоположной относи тельно выходов операционных усилителей обкладкой другого конденсатора эмиттером и базой включен тра зистор, коллектор которого через п тый резистор соединен с источником питания, а через третий конденсатор - с входом операционного усили 054 теля, причем база транзистора соединена с катодом соответствующего второго диода, а коллектор - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к аноду этого же диода. В пятом варианте генератора импульсов повьшение стабильности частоты и расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что катод каждого из первь1х диодов соединен с коллектором первого дополнительного транзистора, эмиттер которого через четвертый резистор подключен к выходу своего операционного усилителя, базы обоих первых дополнительных транзисторов объединены и подключены к общей шине, а коллектор каждого из них подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора противоположного типа проводимости, коллектор которого через соответствующий резистор подключен к шине питания и через соответствующий второй конденсатор - к неинвертирующему входу своего операционного усилителя, базы вторых дополнительных транзисторов соединены между собой через третий конденсатор , через соответствуннцие вторые диоды подключены к шине управления и через третьи диоды соединены с эмиттерами вторых дополнительных транзисторов. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, первый вариант на фиг. 2 - то же, второй вариант-, на фиг. 3 - то же; третий вариант; на фиг. 4 - то же, четвертый вариант; на фиг., 5 - то же, пятый вариант. Устройство по первому варианту содержит операционные усилители 1 и 2, конденсатор 3, первые резисторы 4 и 5, первые диоды 6 и 7, вторые резисторы 8 и ,9, вторые диоды 10 и 1-1, третьи резисторы 12 и 13, дополнительно введенные транзисторы 14 и 15, клеммы 16 и 17 для подключения общей шины. Выход каждого из операционных усилителей 1 2 через соответствующий первый резистор 4, 5 подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и к инвертирукяцему входу второго операционного усилителя и через соответсть .

вующие параллельно включенные первый диод 6, 7 и второй резистор 8, 9 - к обкладке конденсатора 3. Каждая из обкладок конденсатора 3 через второй диод 10, 11 подключена к соответствующему входу своего операционного усилителя 1, 2. Неинвертирующий вход каждого ил операционных усилителей через третий резистор 12 или 13 соединен с общей шиной. Базы транзисторов 14, 15 также подключены к общей шине, их коллекторы - к обкладкам конденсатора 3, а эмиттеры - к вторым резисторам 8, 9.

Импульсный генератор (второй вариант) содержит операционные усилители 18 и 19, первый конденсатор 20, первые резисторы 21 и 22, первые диоды 23 и 24, вторые резисторы 25 и 26, вторые диоды 27 и 28, первые дополнительные транзисторы 29 и 30, первую шину питания 31, вторые дополнительные транзисторы 32 и 33, вторую шину 34 питания, вторые конденсаторы 35 и 36, третьи дополнительные транзисторы 37 и 38, третий конденсатор 39, общую шину 40.

Выход каждого из операционных усилителей 18 и 19 через первый резистор соответственно 21 или 22 подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и через первый диод, соответственно 23 или 24, подключен к обкладкам первого конденсатора 20. Неин вертирующий вход каждого из операционньпс усилителей через соответствуюпщй второй резистор 25 или 26

подключен к общей шине 40. Кроме того, выход каждого из операционных усилителей 18, 19 через соответствующий второй диод 27 и 28 подключен к коллектору одного из вторых дополнительных транзисторов 29, 30, эмиттеры которых через резисторы подключены к первой шине питания, а базы подключены к обкладкам первого конденсатора 20 и через соот- ветствующий первый диод 23 или 24 к выходу друго о операционного усилителя. Коллектор каждого из двух первых дополнительных транзисторов 29, 30 подключен к эмиттеру одного из двух вторых дополнительных транзисторов 32, 33, базы которых объединены с базами первых дополнитель67705. 6

ных транзисторов. Коллектор клж-чого второго дополнительного транзистора через резистор подключен к второй шине питания 34 и через соответствующий второй конденсатор 35 или 36 соединен с инвертирующим входом одного и неинвертирующим входом другого операционного усилителя. Каждая из обкладок первого конденсатора 20, подключена к эмиттеру соответствующего третьего дополнительного транзистора 37 или 38. Коллектор каждого из двух третьих дополнительных транзисторов через соt5 ответствующий резистор подключен к второй шине 34 питания, а база соединена с эмиттером соответствующего второго дополнительного транзистора 32 и 33 И через третий конденсатор 39 - с базой третьего дополнительного транзистора.

По третьему варианту генератор импульсов содержит два операционных усилителя 41, 42 первый конденсатор 43, первые резисторы 44, 45, , диоды 46, 47, вторые резисторы 48, 49, третьи резисторы 50, 51, транзисторы 52, 53, общую Ш.1НУ 54, шину питания 55, разделительные конденсаторы 56, 57, резистивный делитель 58. Выходы операционных усилителей 41, 42 через первые резисторы 44, 45 подключены к неинвертирующим входам операционных усилителей, которые через третьи резис5торы 50, 51 соединены с общей шиной 54.

Кроме того, выход каждого операционного усилителя через параллельjj но включенные второй резистор, соответственно 48 или 49, и диод 46 или 47 подключены к обкладкам первого конденсатора 43. К этим же обкладкам подключены эмиттеры транзисто, ров, а их коллекторы через резисторы подключены к шине питания 55 и через разделительные конденсаторы 56, 57 подсоединены к инвертирукидим входам операционных усилителей. Базы транд зисторов объединены и подключены к средней точке делителя напряжения 58.

По четвертому варианту устройство также содержит два операционных усилителя 59, 60, первые резисторы 61, 62, вторые резисторы 63, 64, первый конденсатор 65, перйые диоды 66, 67, третьи резисторы 68, 69, вторые диоды 70, 71, четвертые резисторы 72, 73, второй конденсатор 74, тран зисторы 75, 76, третьи конденсаторы 77, 78, общую шину 79 и шину питания 80, пятые резисторы 81, 82. Выход каждого операционного усилителя соединены через соответствующий пер вый резистор 61 или 62 к своему неинвертирующему входу, которьй в свою очередь через соответствующий третий резистор 68 или 69 подключен к общей шине 79. Кроме того, выход каждого операционного усилителя через параллельно включенные второй . резистор 63 или 64 и первый диод 66 или 67 подключены к разным обкладкам первого конденсатора 65, а также через параллельно соединенные четвертый резистор 72 или 73 и второй диод 70 или 71 подключены к раз ным обкладкам второго конденсатора 74, которые подключены к базам тран зисторов 75 и 76, эмиттеры которых подключены к противоположным обклад кам первого конденсатора 65, а коллекторы через резисторы 81 и 82 под ключены к шине питания 80 и через третьи конденсаторы 77 и 78 соединены с неинвертирующими входами опе рационных усилителей 59 и 60. По пятому варианту устройство со держит два операционных .усилителя 83, 84, первые резисторы 85, 86, вторые резисторы 87, 88, первые диоды 89, 90, третьи резисторы 91, 92, первый конденсатор 93, вторые конденсаторы 94, 95, вторые диоды 96, 97, третьи диоды 98, 99, первые дополнительные транзисторы 100, 101 вторые дополнительные транзисторы 102, 103, общую шину 104, шину пита ния 105, шину управления 106. Выход каждого операционного усилителя сое динен с анодом первого диода, соответственно Й9 или 90, и через первьй резистор 85 или 86 подключен к неинвертирующему входу этого же опера ционного усилителя и к инвертирующе му входу другого операционного усилителя. Вход каждого из операционных усилителей через соответствующий третий резистор 91, 92, соединен с общей шиной. Катод каждого из первых диодов соединен с коллектором соответствующего первого дополнительного транзистора 100 или 101, эмиттер которого через резистор 87 или 88 подключен к выходу своего onepaii ioHHoro усилителя. Базы обоих первых дополнительных транзисторов объединены и подключены к общей шине 104. Коллектор каждого из них подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнитель ного транзистора противоположного типа проводимости 102 или 103, коллектор которого через соответствующий резистор подключен к шине питания 105 и через соответствующий второй конденсатор 94 или 95 подсоединен к входу своего операционного усилителя. Базы вторых -дополнительных транзисторов 102 и «103 соединены меязду собой через третий конденсатор 93, через вторые диоды 96, 97 - подключены к шине управления 106 и через третьи диоды 98, 99 соединены с эмиттерами вторых дополнительных транзисторов. Генератор импульсов по первому варианту работает следующим образом. Пусть на выходе операционного усилителя 1 установилось напряжение положительной полярности примерно равное напряжению питания, а на выходе операционного усилителя 2 такое же отрицательное напряжение.Тогда конденсатор 3 заряжается через выход усилителя 1, диод 6, транзистор 15, резистор 9, выход усилителя 2, стремясь к напряжению примерно равному удвоенному напряжению питания. По мере заряда конденсатора 3 потенциал катода диода 11 уменьшается, стремясь к величине отрицательного напряжения питания. В момент времени, когда он станет более отрицательным, чем потенциал средней точки резистивного делителя в цепи обратной связи операционного усилителя 2, происходит переключение операционных усилителей. В дальнейшем конденсатор 3 перезаряжается через диод 7, транзистор 14, резистор 8, стремясь зарядиться до напряжения, равного удвоенному напряжению питания. Когда величина напряжения на конденсаторе достигнет максимальной величины, операционные усилители возвращаются в исходное состояние. Таким образом, процессы повторяются, и на выходе операционных усилителей формируются противофазные последовательное- .

9

ти прямоугольных импульсов. Диод 10, 11 предотвращают перенапряжени на входах операционных усилителей.

Введ-ение дополнительных транзисторов в цепи перезаряда конденсатора, включенных по схеме стабилзатора тока, определяет постоянный ток заряда конденсатора, а значит линейный закон изменения напряжени на его обкладках. Это позволило значительно повысить стабильность временных параметров формируемой импульсной последовательности. Физически это объясняется повышением крутизны времязадающего напряжения в момент переключения операционных усилителей.

Генератор импульсов по второму варианту работает аналогично с той лишь разницей, что по мере перезаряда одного конденсатора изменяется потенциал его обкладки, что приводит к увеличению зарядного трка, а значит и крутизны изменения потенциала обкладки другого. Это в свою очередь увеличивает зарядный ток, значит и крутизну изменения потенциала обкладки первого конденсатора и т.д.

Таким образом, по мере заряда конденсаторов ток заряда нарастает Это определяет максимальную крутизну изменения потенциала на обкладках конденсаторов в момент опрокидьшания схемы, что определяет высокую стабильность частоты генерирования.

Аналогично работает генератор импульсов по третьему варианту.

770510

По Мере заряда конденсатора 43 потенциал эмиттера транзистора 52, увеличивается. В момент .времени, когда он достигнет величины опорного 5 напряжения, транзистор 52 открывается и положительный йкачок напряжения с его коллектора через разделительный конденсатор 56, соединенный со входами операционных уснли-1 тепей вызовет опрокидывание последtoних. В дальнейшем конденсатор 43 перезаряжается через резистор 49, диод 46. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе достиг- нет величины порога опрокидывания,

IS открывается транзистор 53 и операционные усилители возвращаются в исходное состояние.

Особенности работы генератора импульсов по четвертому варианту

0 связаны с использованием в нем двойного RC-моста, обеспечивающего высокую скорость изменения напряжения на эмиттерных переходах транзистород за счет встречного перезаряда

5 конденсаторов 65 и 74 времязадающего RC-моста, что и обеспечивает увеличение стабильности частоты.

Особенности работы генератора импульсов по пятому варианту свя0заны с возможностью управления частотой наряду с повышением стабильности и заключаются в том, что конденсатор 93 перезаряжается через диоды и генератор стабильного тока

5 на транзисторах 100, 101 до уровня, определяемого напряжением на шине управления 106, что позволяет изменять частоту генерации путем изменения управляющего напряжения.

/Jf7

Фиг.2