Формирователь сигналов Советский патент 1988 года по МПК H03K17/424 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве мощного ключевого элемента в ВЧ-генераторах радиопередающих и других .устройств.

Цель изобретения - повышение быстродействия и КПД формирователя путем введения в цепь управления биполярным транзистором ключевого элемента диода с накоплением заряда и введени в цепь управления ключевым элементо импульсного диода и двух резисторов.

Цель достигается за счет обеспечения отпирания биполярных транзисторов на малый промежуток времени посл включения полевого транзистора, что обеспечивает запирание биполярного транзистора до смены управляющего сигнала, что, таким образом, исключает влияние времени его выключения на быстродействие устройства, уменьшает время формирования фронтов выходных сигналов, повышает быстродействие и уменьшает величины сквозных TdKOB в ключевых элементах в момент переключения, т.е. повышает КПД.

На чертеже приведена принципиальная схема формирователя сигналов.

Формирователь содержит трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, первый 4 и второй 5 ключевые элементы, каждый из которых состоит из биполярного 6 и полевого 7 транзисторов, диода 8 с накоплением заряда, импульсного диода 9 и первого 10, второго 11 и третьего 12 резисторов.

В каждом ключевом элементе 4 и 5 база биполярного транзистора 6 объединена с анодом диода 8 с накоплением заряда и через первый резистор 10 подключена к общей шине 13, с которой соединен также эмиттер биполярного транзистора 6. Сток полевого транзистора 7 и коллектор биполярного транзистора 6 подключены к соответствующему выводу первичной обмотки 2 трансформатора 1, средняя точка которой подключена к источнику 14 питания. Затворы полевых транзисторов 6 ключевых элементов 4 и 5 подключены соответственно к прямой 15 и инверсной 16 клеммам управления устройства.

Первые выводь второго 1 1 и третьего 12 резисторов каждого ключевого элемента 4 и 5 объединены и соединены с истоком полевого транзистора 7

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

и катодом диода 8 с накоплением заряда. Второй вывод третьего резистора 12 соединен с анодом импульсного диода 9, катод которого подключен к соответствующей клемме управления, а второй электрод второго резистора 11 соединен с общей шиной 13.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на прямую клемму 15 управления отрицательного потенциала полевой транзистор 7 (с каналом п- типа) первого ключевого элемента 4 запирается. Закрыт при этом и соответствующий биполярный транзистор 6 того же ключевого элемента. Импульсный диод 9 и диод 8 с накоплением заряда этого ключевого элемента открыты и через них протекает ток, вызывающий в диоде 8 накопление заряда неосновных носителей.

При поступлении положительного потенциала на ту же клемму 15 импульсный диод 9 быстро закрывается, а полевой транзистор 7 отпирается. При этом напряжение источника 14 питания через открытый полевой транзистор 7 и открытый в первый момент времени диод 8 создает импульс в базу биполярного транзистора 6, который открывается. Коллекторный ток транзистора 6, протекающий по левой половине первичной обмотки 2 трансформатора 1, имеет большую величину, что обеспечивает крутой фронт формирования выходного сигнала во вторичной обмотке 3 трансформатора 1.

После рассасывания заряда, накопленного в диоде В, он быстро закрывается и биполярный транзистор 6 закрывается. Однако его действие требуется только в начальный момент включения. В течение остального интервала времени действия на затворе полевого транзистора 7 положительного потенциала ток в первичной обмотке обеспечивается открытым полевым транзистором 7 и вторым резистором 11.

Время включения биполярного транзистора, таким образом, не влияет на величину быстродействия устройства.

После окончания действия положительного потенциала на прямой клемме 15 управления полевой транзистор 7 быстро закрывается, поскольку биполярный транзистор 6 уже закрыт и ток в левой половине обмотки 2 прекращается.

Аналогично работает второй ключевой элемент 5, который в противофа- зе с первым формирует на выходе устройства сигнал противоположной полярности.

Ввиду того, что биполярный транзистор 6 отпирается только на малый интервал времени, к моменту включения транзисторов 6 и 7 второго ключевого элемента он уже заперт и большие сквозные токи через открытые транзисторы 6 обоих ключевых элементов отсутствуют, что позволяет повысить частоту переключения и увеличивает КПД формирователя. В момент включения биполярный транзистор 6 обеспечивает значительно больший ток, чем полевой транзистор 7, что обеспечивает формирование крутого фронта в нагрузке и как следствие - также повышение быстродействия.

Формула изобретения

Формирователь сигналов, содержащий трансформатор и два ключевых элемента, каждый из которых состоит из биполярного и полевого транзисторов и первого резистора, который включен между базой и эмиттером, соединенным с общей шиной, сток полевого и коллектор биполярного транзисторов каждого из ключевых элементов объединены и подключены к соответствующему выводу первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой подключена к источнику питания, а затворы полевых транзисторов подключены соответственно к прямой и инверсной клеммам управления, отличающийся тем, что, с

целью повышения быстродействия и КПД формирователя, в каждый ключевой элемент введены импульсный диод и диод с накоплением заряда, а также второй и третий резисторы, первые выводы которых объединены и соединены с истоком полевого транзистора и катодом диода с накоплением заряда, анод которого соединен с базой биполярного транзистора, второй вывод второго резистора соединен с общей шиной, а второй вывод третьего резистора - с анодом импульсного диода, катод которого подключен к соответствующей клемме управления.