Формирователь трапецеидальных импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K4/94 H03K5/01 

15

С

S

(Л

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования биполярных импульсов. Цель изобретения - повышение температурной стабильности и точности работы устройства - достигается путем повышения линейности фронтов формируемых импульсов в области малых времен нарастания и спада. Формирование фронтов обеспечивается через первый и второй операционные усилители 4, 16, выход - через буферный усилитель 2. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

ел ел

Ј N5

со

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования биполярных импульсов о

Цель изобретения - повышение температурной стабильности и точности работы устройства за счет повышения линейности фронтов формируемых импульсов в области малых времен нарастания и спадас

На фиг.1 и 2 приведены два варианта выполнения устройства; на фиг.З - эпюры, поясняющие работу устройства.

Формирователь трапецеидальных

импульсов содержит конденсатор 1, первая обкладка которого соединена с общей шиной устройства, вторая обкладка - с входом буферного усили- теля 2 и через первый диод 3 с вы- ходом первого операционного усилителя 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 диоды, первый 8 и второй 9 источники опорного напряжения, первый 10 и второй 1 1 источники тока, коммутатор 12, управляющий, вход которого соеди-i ней с шикой 13 управления, первое 14 и второе 15 токовые зеркала, второй операционный усилитель 16, неинвертирующий вход которого соединен с первым источником 8 опорного напряжения, инвертирующий вход - с первым выходом первого токового зеркала 14 и катодом второго диода 5, анод которого соединен с выходом второго опера ционного усилителя 16 и анодом третьего диода 6, катод которого соединен с второй обкладкой конденсатора, второй источник 9 опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя 4, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом второго токового зеркала 15, с анодом четвертого дио - да 7, катод которого соединен с выхог дом первого операционного усилителя 4, первый источник 10 тока соединен с входом первого токового зеркала 14, второй выход которого соединен с пе- рекпгочающим контактом коммутатора

12, размыкшощий контакт которого соединен с общей шиной устройства, замыкающий контакт - с второй обкладкой конденсатора 1 и с вторым выходом второго токового зеркала 15, вход ко- торого соединен с вторым источником 11 тока У дополнительного коммутатора 17 переключающий и размыкающий контакты соединены соответственно с

Q

5

0 5 О Q д5 Q

5

вторым выходом второго токового зеркала 15 и второй обкладкой конденсатора 1, а замыкающий контакт соединен с общей шиной устройства.

Устройство (фиг,1/ работает следующим образом,,

На шину 13 управления последовательно подаются импульсы положительной полярности с длительностью Јt и отрицательной полярности с длительностью (2 (согласно временной диаграмме, приведенной на фиг.За). В начальный момент времени Т0(фиг.3б) на шину 13 управления подается импульс положительной полярности, при этом второй выход токового зеркала 14 посредством коммутатора 12 соединяется с земляной шиной о

На входы 18 и 19 токовых зеркал с выходов источников тока подаются со-1 ответственно токи Т g6|T и 16Т , причем Ивт Чвкт с После отражения на выходах 20 и 21 токового зеркала 15 появляется ток IBkrr, а на выходах 22 и 23 токового зеркала 14 - ток 1ат. На неинвертирующие входы операционных усилителей 4 и 16 с выходом источ ников 9 и 8 опорных напряжений подаются соответственно напряжения U3 и U,, причем U j lJg . При этом за счет отрицательной обратной связи на инвертирующих входах этих усилителей появляется напряжение, равное по ве- личине соответственно П9 и Т18 „ На выходе усилителя 4 появляется напряжение, меньшее Чд на величину, определяемую падением напряжения на диоде 7 при протекании через него тока

ВИТ

Диод 3 в этот момент времени

закрыт, поскольку включен в обратном направлении На выходе операционного усилителя 16 появляется напряжение, большее 11 на величину, определяемую падением напряжения на диоде 5 при протекании через него тока 1ето

Ток I вит с выхода 21 токового зеркала 15 линейно заряжает конденсатор 1. Одновременно закрывается диод 6. При этом напряжение с кооденсато- ра 1 через буферный усилитель 2 поступает1 на выход устройства, происходит формирование переднего фронта трапецеидального импульса. При достижении на конденсаторе напряжения П„, равного сумме- выходного напряжения операционного усилителя 4 и падения напряжения на диоде 3 при протекании тока IBUT в момент времени Т,

Te + t j открывается диод 30 Напряжение на конденсаторе 1 перестает меняться и начинает формироваться горизонтальный участок трапецеидального импульса положительной полярности. Возможные температурные изменения падения напряжения на диоде 3 компенсируются аналогичным температурным изменением падения напряжения на диоде 7 о Благодаря этому выходное напряжение, ,снимаемое с выхода устройства, не зависит от температуры.

В момент времени Т на шину 13 управления подается импульс отрицательной полярности, при этом выход 23 Токового зеркала 14 посредством коммутатора 12 соединяется с точкой 24, в которую наряду с током I5 начинает поступать ток 1ВГ. Разностный ток |1ВТ1- 1Г6МТ( начинает линейно разряжать конденсатор 10 Одновременно закрывается диод 3, при этом напряжение с конденсатора 1 через буферный усилитель поступает на выход устройства, происходит формированием заднего фронта трапецеидального импульса0 При достижении, напряжения L , равного разности напряжения на диоде 5 при протекании тока твт, в момент времени Т 3 Т г + + 1 открывается диод 6. Напряжение на конденсаторе перестает меняться, начинает формироваться горизонтальный участок отрицательной полярности трапецеидального импульса. Возможные температурные изменения падения напряжения на диоде 6 компенси - руются аналогичным температурным изменением падения напряжения на диоде 5„ Благодаря этому выходное напряжение горизонтального участка импульса отрицательной полярности не зависит от температуры. Далее описанный процесс периодически повторяется„

При работе рассмотренного варианта устройства (фиг.1) обеспечивается высокая точность формирования переднего фронта трапецеидального импульса, так как конденсатор 1 заряжается только заданным током Т ftblT t поступающим с выхода 21 токового зеркала 15. Задний фронт трапецеидального импульса формируется разностным током 11 м | - 1T6V1TI и погрешность его формирования определяется суммой погрешностей задания этих токов. Данный вариант устройства может быть использован,например, для определения

разброса порогов срабатывания внутренних элементов логических схем. Для диагностики полупроводниковых структур необходимо применять импульсы трапецеидального напряжения с точно заданными как передним, так и задним фронтами, что достигается при работе устройства, приведенного на фиг02,

При работе этого варианта устройства в момент времени Тй коммутатор 17 соединяет выход 21 токового зеркала 15 с входом буферного усилителя 2 и формирование переднего фронта

и горизонтальных участков трапецеидальных импульсов производится аналогично описанному. Формирование заднего фронта трапецеидального импульса в отличие от описанного производит0 ся путем разряда конденсатора 1

током 1,т, Для этого в момент вре- о i

мени Т. выход 21 токового зеркала 15 с помощью коммутатора 17 соединяется с земляной шиной, а выхрд 23 то5 кового зеркала 14 - с входом буферного усилителя 20

Таким образом, на выходе устройства в течение времени Ј3 C(Ug- Ug)/ /|T8rf , где С - емкость конденсато0 ра 1, формируется линейно нарастающая часть импульса, в течение времени , - Ј3 формируется горизонтальный участок импульса положительной полярности, в течение времени

5 ч IW - для устройства по и f 4 C(Ug - П8)/1Твт| - для устройства по фиг„2 формируется линейно спадающая часть импульса и в течение вре0 мени г- Ј4 формируется горизонтальный участок импульса отрицательной полярности,

Размыкающий контакт первого ключа и замыкающий контакт второго ключа

5 могут быть соединены с потенциалом, отличным от потенциала общей шины без ухудшения качества работы схемы.

Формула изобретения

1, Формирователь трапецеидальных имлульсов, содержащий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной формирователя, вторая обкладка т с входом буферного усилителя и через первый диод с выходом первого операционного усилителя, второй, третий и четвертый диоды, пер- вый р второй источники опорного напряжения, первый и второй источники тока, коммутатор, управляющий вход которого соединен с шиной управления, о т- личающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности и точности в работе, в него введены первое и второе токовые зеркала, второй операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первого источника опорп но го напряжения-, инвертирующий вход - с первым выходом первого токового зеркала и катодом второго диода, анод которого соединен с выходом второго операционного усилителя и .. анодом третьего диода, катод которого соединен с второй обкладкой конденсатора, при этом выход второго источника опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу пер- -вого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом второго токового зерiLl-l- p

Фнг }

Составитель А.Горбачев Редактор М.Петрова Техред А.КравчукКорректор В.Кабаций

.«. - « в в«ввв «в e ™e-i- « «м --,-

Заказ 464 Тирах 664Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

5

0

капа, с анодом четвертого диода, катод которого срединен с выходом первого операционного усилителя, а выход первого источника тока соединен с входом первого токового зеркала, второй выход которого соединен с переключающим контактом коммутатора, размыкающий контакт которого соединен с общей шиной формирователя, замыкающий контакт - с второй обкладкой конденсатора и с вторым выходом второго токового зеркала, вход которого соединен с выходом второго источника тока.

V- 41S

Фие