Генератор линейно изменяющегося напряжения Советский патент 1987 года по МПК H03K3/281 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в качестве узла контрольно

измерительной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение КПД за счет снижения энергопотребления от источников опорного напряжения, повышение быстродействия за счет снижения времени восстановления исходного состояния.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Генератор линейно изменяющегося напряжения содержит первый полевой транзистор 1, сток которого 4 оединен с шиной 2 питания, исток - с потенциальной обкладкой конденсатора 3, которая соединена с первым эмиттером транзистора 4, база которого соединена с коллектором второго транзисто ра 5, база которого соединена с коллектором первого транзистора 4, а первый эмиттер - с общей шиной устроства, промежуток сток - исток второго полевого транзистора 6 включен мелоду общей шиной устройства и коллектором первого транзистора 4, база которого соединена с истоком третьего полевого транзистора 7, сток которого соединен с шиной 2 питания и стоком четвертого полевого транзистора 8, пятый полевой транзистор 9 промежуток исток-сток которого включен между общей шиной устройства и истоком четвертого полевого транзистора 8, затвор которого соединен с затвором третьего полевого транзистора 7 и первым эмиттером первого транзистора 4, второй эмиттер которо

го соединен с первой шиной 10 синхро- 0 это позволяет существенно повысить

низации, затвор первого полевого тран- линейность,

зистора 1 соединен с коллекторомПоскольку по мере заряда накопивторого транзистора 5, второй эмиттер которого соединен с шиной 11 нагрузки, затвор пятого полевого транзистора 9 соединен с шиной 12 управления, исток второго полевого транзистора 6 соединен с второй шиной 13 синхронизации.

Генератор работает следующим образом,

Б исходном состоянии синхроимпульс отсутствует-, конденсатор разряжен, транзисторы 1,6,9 и 7 приоткЕ 1ты, а тдоанзисторы 4,5 и 8 закрыты. Начиная с такого исходного состояния, при котором напряжение на базе транзистора 4 чуть больше по величине половины напряжения источника питания, кон- усиление. Такой регенеративный процесс

I3075A2

O

15

0 денсатор 3 заряжается через участок сток-исток зарядного токостабилизи- рующего транзистора 1 по линейному закону, так как рабочая точка на выходах вольт-амперных характеристиках последнего поддерживается в пентод- ной области напряжением источника опорного напряжения на транзисторах 7,8 и 9. По мере роста напряжения на верхней обкладке конденсатора относительно общей шины питания транзистор 7 приоткрывается, а транзистор 8 продолжает запираться, в то время как проводимость канала транзистора 9 практически остается неизменной, поскольку к его затвору приложено напряжение от источника питания или постоянное напряжение от другого внешнего источника, В результа те такого переходного процесса напряжение источника опорного напряжения и, следовательно, затвора зарядного транзистора 1 возрастает по мере заряда конденсатора 3, Это приводит к медленному росту тока стока транзистора 1 и, следовательно, к увеличению величины тока заряда конденсатора, т,е, к повышению степени линейности напряжения на конденсаторе,

Таким образом, в результате соединения затвора транзистора 1 к выходу источника опорного напряжения, затворов ККДП-транзисторов 6 и 8, к истоку этого транзистора 1 и к кон- j Денсатору 3 сформирована петля поло- жительной обратной связи, которая следит за изменением напряжения на конденсаторе 3, непрерывно обеспечивая прирост ее по мере заряда. Имен25

30

тельного конденсатора растет величина напряжения на нем, то в момент tj

/J5 наступает равенство напряжений источника опорного напряжения и напряжения на конденсаторе, при этом через участок эмиттер-база транзистора 4 начинает течь ток в прямом направле50 НИИ по мере заряда конденсатора. Это ток усиливается в колекторной цепи, протекает через участок эмиттер-база транзистора 5, в коллекторной цепи последнего вновь усиливается, и те55 перь дважды усиленный первоначальный ток конденсатора вновь замыкается в цепи эмиттер-база транзистора 4, где получает в колле1 :торной цепи новое

развивается лавинообразно (очень быстро) , поэтому оба транзистора 4,5 быстро открываются и переходят в режим насьпдения, где их суммарное сопротивление мало. Поскольку малое сопротивление этих транзисторов подключено параллельно конденсатору 3, то последний разряжается очень быстро в интервале времени .

Малое сопротивление транзисторов

4и 5 одновременно шунтирует выход источника опорного напряжения, так как оно в этом интервале подключен параллельно последовательно соединенных сток-исток транзисторов 8 и 9. Поэтому напряжение источника резко падает и за время разряда конденсатора формируется импульс отрицательной полярности.

Если в нижний эмиттер транзистора

5включена нагрузка (на схеме ее нет то на нее сформировался бы импульс положительной полярности.

Генератор линейно изменяющегося напряжения, содержащий первый полевой транзистор, сток которого соединен с шиной питания, исток - с потенВо всех (наличие внешней нагрузки или ее отсутствии в эмитте-, 25 Циальной обкладкой конденсатора и с ре транзистора 5) на стоке транзисто- первым эмиттером пеового транзистора, ра 6 формируется короткий остроконечный импульс (фиг.2 г). Однако при отсутствии такой нагрузки, т.е. когда

30

база которого соединена с коллектором второго транзистора, база которого соединена с коллектором первого транзистора, а первый эмиттер с общей шиной устройства, промежуток сток - исток второго полевого транзистора включен между общей шиной устройства и коллектором первого транра, сток которого подключен к шине питания и стоком четвертого полевого транзистора, отл, ичающийся

верхний эмиттер транзистор 5 соединен с шиной-питания, импульс короче и острее.

Разряд конденсатора происходит до момента tj, , при котором развивается регенеративный процесс в обратном по- зистора, база которого соединена с рядке, и транзисторы А и 5 быстро пе- истоком третьего полевого транзисто реходят в исходное закрытое состояние. При этом уровень напряжения вос- та навливается высоким, и весь процесс заряда конденсатора повторяется. р тем, что, с целью повьшения КПД при

Если в процессе заряда конденсато- одновременном повышении быстродейст- ров поступает синхроимпульс положи- вия, в него введен пятый полевой тран- тельной полярности на эмиттер тран- зистор, промежуток исток - сток кото- зистора 4 или на базу транзистора 5 рого включен между общей шиной уст- или отрицательной полярности на эмит-45 ройства и истоком четвертого полевого тер транзистора 5, то оба транзистора транзистора, затвор которого соединен лавинообразно открываются, переходят в режим насьш1ения и шунтируют конденсатор 3. Теперь процесс заряда заканчивается и происходит разряд конден- 50 динен с первой шиной синхронизации, сатора.причем затвор первого полевого транПо окончании разряда конденсатора зистора соединен с коллектором второ- оба транзистора быстро переходят в го транзистора, второй эмиттер кото- режим отсечки и процесс формирования рого соединен с шиной нагрузки, а линейно-изменяющегося напряжения пов-55 затвор пятого полевого транзистора торяется.

В устройстве действуют две петли положительной обратной связи: первая в процессе формирования линейно измес затвором третьего полевого транзистора и первым эмиттером первого транзистора, второй эмиттер которого соесоединен с шиной управления, при этом исток второго полевого транзистора соединен с второй шиной синхрониза- . ции.

няющегося напряжения и способствует росту линейности, вторая при разряде конденсатора, точнее при отпирании и запирании транзисторов Д и 5 способствует обеспечению малого времени восстановления исходного состояния, т.е. уменьшению обратного хода.

Это позволило получить существенный эффект по повышению линейности прямого хода и уменьшению обратного хода.

Поскольку в течение длительного процесса формирования прямого хода и в процессе формирования короткого импулЪса сквозной ток через каналы - последовательно соединенных транзисторов 7 и 8 не протекает, то получается за счет этого существенный эффект по экономии энергопотребления. Формул, а изобретения

Генератор линейно изменяющегося напряжения, содержащий первый полевой транзистор, сток которого соединен с шиной питания, исток - с потенЦиальной обкладкой конденсатора и с первым эмиттером пеового транзистора,

Циальной обкладкой конденсатора и с первым эмиттером пеового транзистора,

база которого соединена с коллектором второго транзистора, база которого соединена с коллектором первого транзистора, а первый эмиттер с общей шиной устройства, промежуток сток - исток второго полевого транзистора включен между общей шиной устройства и коллектором первого транзистора, база которого соединена с истоком третьего полевого транзисто ем, что, с целью повьшения КПД при

ра, сток которого подключен к шине питания и стоком четвертого полевого транзистора, отл, ичающийся

зистора, база которого соединена с истоком третьего полевого транзисто тем, что, с целью повьшения КПД при

одновременном повышении быстродейст- вия, в него введен пятый полевой тран- зистор, промежуток исток - сток кото- рого включен между общей шиной уст- ройства и истоком четвертого полевого транзистора, затвор которого соединен динен с первой шиной синхронизации, причем затвор первого полевого транс затвором третьего полевого транзистора и первым эмиттером первого транзистора, второй эмиттер которого соезистора соединен с коллектором второ- го транзистора, второй эмиттер кото- рого соединен с шиной нагрузки, а затвор пятого полевого транзистора

соединен с шиной управления, при этом исток второго полевого транзистора соединен с второй шиной синхрониза- . ции.

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано, например, в качестве узла контрольно- измерительной аппаратуры. Целью изобретения является повьшение КПД за счет снижения энергопотребления от источников опорного напряжения, повышение быстродействия за счет снижения времени восстановления исходного состояния. Для достижения поставленной цели в устройство введен полевой транзистор 9, образованы новые функциональные связи. В устройстве дей- . ствуют две петли положительной обратной связи: первая - в процессе формирования линейно изменяющегося напряжения и способствует росту линейности, вторая - при разряде конденсатора, точнее при отпирании и запирании транзисторов 4 и 5, способствует обеспечению малого времени восстановления исходного состояния, т.е. уменьшению оборотного хода. Это позволило получить существенный эффект по повышению линейности прямого хода и уменьшению обратного хода. Поскольку в течение длительного процесса формирования прямого хода и в процессе формирования короткого импульса сквозной ток через каналы последовательно соединенных транзисторов 7 и 8 не протекает, получается за счет этого существенный эффект по экономии энергопотребления. 1 ил. 2 1 с (Л со о ел 4 Ю