Генератор пилообразного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H03K4/502 

Изобретение относится к.импульсной технике и может быть использовано например в устройствах автоматики.

Целью изобретения является повьше- ниё КПД.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства,

Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, вьшолненный например, на основе первого и второго транзисторов 2 и 3, эмиттеры которых объединены и подключены к выходу источника 4 тока, коллекторы соединены через повторитель 5 тока с общей шиной устройства, причем база первого транзистора 2 соединена через резистор 6 с общей шиной устройства, эмиттер ключевого транзистора 7 соединен с общей шиной устройства, коллектор - с потенциальной обкладкой конденсатора 8, соединенной с базой второго транзистора 3, второй транзистор 3 вьтолнен многоколлекторным, второй коллектор которого соединен с потенциальной обкладкой конденсатора 8, третий коллектор - с базой первого транзистора 2 дифференциального усилителя 1.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальнь й момент времени конденсатор 8 разряжен, поэтому в базовой цепи транзистора 3 появляется ток, транзистор 3 начинает от- крьюаться и ток его первого коллектора вызьгоает заряд ксшденсатора 8, а ток его третьего коллектора - приращение напряжения на резисторе 6, что в свою очередь вызывает запяра- ние первого транзистора 2 и транзистора 7. Современная интегральная технология позволяет проектировать многоколлекторные р -h-p- транзисто- ры в одном кармане, практически не увеличивая площадь занимаемую на кристалле. Коллекторные токи в таких транзисторах пропорциональны площадям, занимаемым коллекторными слоя- ик транзисторов, а отношение токов может выбираться с достаточной степенью точности.

Мощность потребляемая за время заряда (t.,) определяется вьфажен

ем . -

5 PIH, 2Е1„ li.

где Т - период следования импульс генератора.

Напряжение на потенциональной to обкладке конденсатора 8 в этом сл чае нарастает по линейному закону. Как только напряжение на конденсат ре 8 превысит напряжение

15

Uj I R6 (i-m).

где R6 - значение сопротивления R появляется базовый ток транзистор 2.В цепи коллектора транзистора 2 появляется ток, что вызьшает умень

ние тока коллектора транзистора 3, следовательно, уменьшение падения напряжения на резисторе 6 и еще бо шее отпирание транзистора 2. Транз тор 3 полностью закрьшается и весь ток 1„ начинает протекать через тр зистор 2. Транзистор 7 открывается и конденсатор 8 начинает разряжать по экспоненциальному закону. В это время падение напряжения на резист

6 обуславливается протеканием базо го тока транзистора 2 и становится равньм

и.

ТГ

R6,

35 где р, - статический коэффициент передачи по току транзистора 2 в с ме с общим эмиттером. В этом режим т.е. в режиме разряда, потребляема мощность Р,„р становится равной

40

Р.

21„Е tp/T,

где

1ПР

- время разряда конденсат

ра 8.

Потребляемая за период мощность

45 р

th

определяется суммой Р,

т.е.

и

50

in

2Е

2Е1.

Ток заряда конденсатора (I.) оп- Выбирая и т,устанавливают U

V и тогда напряжение U опреде ляет нижний уровень переключения транзисторов 2 и 3 дифференциально 55 го усилителя 1.

ределяется вьфажением

1з 1п1„ ,

где m - коэффициент показывающий, какая часть тока практически протекает через транзистор 3 для заряда конденсатора 8:

Ig - ток источника 4 тока.

Мощность потребляемая за время заряда (t.,) определяется вьфажени-ем . -

PIH, 2Е1„ li.

где Т - период следования импульсов генератора.

Напряжение на потенциональной обкладке конденсатора 8 в этом случае нарастает по линейному закону. Как только напряжение на конденсаторе 8 превысит напряжение

15

Uj I R6 (i-m).

где R6 - значение сопротивления R6, появляется базовый ток транзистора 2.В цепи коллектора транзистора 2 появляется ток, что вызьшает уменьшение тока коллектора транзистора 3, а следовательно, уменьшение падения напряжения на резисторе 6 и еще большее отпирание транзистора 2. Транзистор 3 полностью закрьшается и весь ток 1„ начинает протекать через транзистор 2. Транзистор 7 открывается и конденсатор 8 начинает разряжаться по экспоненциальному закону. В это время падение напряжения на резисторе

6 обуславливается протеканием базового тока транзистора 2 и становится равньм

и.

ТГ

R6,

где р, - статический коэффициент передачи по току транзистора 2 в схеме с общим эмиттером. В этом режиме т.е. в режиме разряда, потребляемая мощность Р,„р становится равной

Р.

21„Е tp/T,

где

1ПР

- время разряда конденсатора 8.

Потребляемая за период мощность

р

th

определяется суммой Р,

т.е.

и

50

in

2Е

2Е1. (1)

Выбирая и т,устанавливают U

V и тогда напряжение U определяет нижний уровень переключения транзисторов 2 и 3 дифференциально- 55 го усилителя 1.

Как только напряжение на конденсаторе 8 в процессе разряда становится ниже напряжения U падение наптранзистор 2, а значит и транзистор

7закрьшаются открьГваются транзисторы 3 в процессе заряда конденсатора

8повторяется.

Записывают выражение для потребляемой за время заряда мощности Р. ПО схеме известного устройства

2Ё do + 1„О t.

опз

где IP, - ток, потребляемый дифференциальным усилителем по схеме известного устройства; „ - ток генератора тока по схеме известного устройства.

Мощность потребляемая известным устройством за время разрйда конденсатора (Р„пр ), равна:

« 2Е (1„ + Kip ) tp

где Kip - ток протекающий через генератор тока в период режима разряда конденсатора; К - коэффициент, характеризующий отношение токов, протека- кящх в период заряда конденсатора через резистор и элемейт разряда из- ,вестного устройства

где токи протекающие через элемент и резистор в период разряда конденсатора известного устройства.

Потребляемая за период схемой известного устройства мощность („„ ) определяется выражением

-Р ч-р rL2

п рпг OOP 2 (3о-ьк3р ) t р

(3,

0

Составитель А.Горбачев Редактор Л.Повхан Техред ,М.Ходакич Корректор С.Черни

Заказ 3302./56 Тираж 816 Подписное ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

за период мощностей известного и предлагаемого ГПН д - . 2CD,3,,))tp

п - - ,: С

Р.к оТ

(3)

Если выразить соотношения 1р/1, ; tp/T и tj/T через скважность Q, то выражение

J.

АИ

о 1

(3) преобразуется

GM .. (Q -1) Q

К

Q

(4)

и

К

Для реальных значений Q t л- 1 -д л, 2

л- I гл. . , .,

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить КПД примерно в 2 раза. Ф о р м у л а изобретения

Генератор пилообразного напряжения, содержащий дифференциальный усилитель, состоящий из первого и второго транзисторов, эмиттеры которых подключены к вьпсоду источника тока дифференциального усилителя, коллекторы первого и первый коллектор второго через повторитель тока дифференциального усилителя соединены с общей шиной устройства, причем база первого транзистора дифференциального усилителя соединена через первый резистор с общей шиной устройства, эмиттер ключевого транзистора соединен с обпгей шиной устройства, коллектор - с потенциальной обкладкой конденсатора и с базой второго транзистора дифференциального усилителя, отличающийся тем, что, с целью повьщгения КПД, второй .транзистор дифференциального усилителя выполнен многоколлекторным, второй коллектор которого соединен с потенциальной обкладкой конденсатора, третий коллектор - с базой первого транзистора дифференциального усилителя .

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано, например, в устройствах автоматики. Цель изобретения - повьппение КПД, достигается использованием в качестве транзистора 3 многоколлекторного транзистора. Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, вьшолненный на транзисторах 2 и 3, эмиттеры которых объединены и подключены к выходу источника тока 4, коллекторы соединены через повторитель тока 5с общей шиной устройства.База транзистора 2 соединена через резистор 6 с общей шиной, с которой соединен также эмиттер ключевого транзистора 7. Коллектор этого транзистора подключен к потенциальной обкладке конденсатора 8, соединенной с базой транзистора 3. В данном устройстве обеспечивается повьппение КПД примерно в 2 раза. 1 ил. С SS (Л iNd со 00 ю