Генератор импульсов Советский патент 1991 года по МПК H03K3/02 

общей шиной 19. База транзистора 10 че- резистора 12. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики как стабильный генератор коротких импульсов. Целью изобретения является повышение стабильности частоты следования выходных импульсов при изменении напряжения питания и температуры. Цель достигается путем компенсации дестабилизирующих факторов с помощью введенных интегрирующего транзистора 1 N - P - N-типа, первого 7, второго 8 и третьего 9 диодов, четвертого 13, пятого 15, шестого 4 и седьмого 14 резисторов. При этом первым выводом первый резистор 12 соединен через второй резистор 11 с шиной 17 питания, через диод 8 с выходной шиной 18 и через коллекторно-эмиттерный переход транзистора 6 с шиной 17 питания и через третий резистор 16 с общей шиной 19, а через диод 7 с базой транзистора 5, которая через четвертый резистор 13 соединена с эмиттером транзистора 5 и через седьмой резистор 14 - с коллектором интегрирующего транзистора 1. Коллектор интегрирующего транзистора 1 через времязадающий конденсатор 2 соединен с его базой, которая через шестой резистор 4 и переменный резистор 3 соединена с шиной 17 питания, через коллекторно-эмиттерный переход транзистора 10 - с общей шиной 19. База транзистора 10 через пятый резистор 15 соединена с выходной шиной. При этом коллектор транзистора 5 соединен с базой транзистора 6, а третий диод 9 соединен катодом - с общей шиной, а анодом с вторым выводом первого резистора 12. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике, к классу релаксационных генераторов и может быть использовано в различных устройствах автоматики как стабильный генератор коротких прямоугольных импульсов.

Целью изобретения является повышение стабильности частоты следования выходных импульсов при изменении напряжения питания и температуры путем компенсации дестабилизирующих факторов.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема генератора импульсов; на фиг.2 - эпюры напряжений на первой Ucl и второй UC2 обкладках конденсатора.

Генератор импульсов содержит интегрирующий транзистор 1, конденсатор 2, переменный 3 и токоограничительный А резисторы, регенеративный ключ, выполненный на транзисторах 5 и 6, диоды 7-9, транзистор 10, делитель напряжения на резисторах 11 и 12, резисторы 13-16,шину 17 питания,выходную шину 18 и общую шину 19.

Эмиттеры транзисторов 1 и 10 соединены с общей шиной 19, коллектор транзистора 10 - с базой транзистора 1, первой обкладкой конденсатора 2 и первым выводом резистора 4, второй вывод которого через переменный резистор 3 соединен с шиной 17 питания, Коллектор транзистора 1 соединен с второй обкладкой конденсатора 2 и через резистор 14 - с эмиттером транзистора 5. Первый вывод резистора 12 через резистор 11 соединен с шиной 17 питания, первый вывод резистора 16 соединен с общей шиной 19. Коллектор транзистора

6соединен с выходной шиной 18, с вторым выводом резистора 16,с анодом диода 8 и через резистор 15 с базой транзистора 10. Эмиттер и база транзистора 6 соединены соответственно с шиной 17 питания и коллектором транзистора 5, база которого соединена с катодом диода 7 и через резистор 13с эмиттером транзистора 5. Анод диода

7соединен с катодом диода 8 и с первым выводом резистора 12, второй вывод которого соединен с анодом диода 9, катод которого соединен с общей шиной 19.

Генератор импульсов работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на

шину 17 питания в цепи: резистор 11, диод 7, база-эмиттерный переход транзистора 5, резистор 14, конденсатор 2, база-эмиттерный переход транзистора 1 появляется ток,

открывающий транзисторы 1 и 5. Коллекторный ток транзистора 5 открывает транзистор 6, возникает лавинообразное включение транзисторов 5 и 6, на выходной шине 18 появляется напряжение. Начинается процесс формирования выходного им- . Током, протекающим через резистор 15, открывается транзистор 10 и соединяет первую обкладку конденсатора 2 и базу транзистора 1 с общей шиной 19,

закрывая тем самым транзистор 1. Напряжение на первой обкладке конденсатора уменьшается практически до нуля (фиг.2, участок а). На выходной шине 18 формируется крутой фронт нарастающего напряжения.

Напряжение на выходной шине 18 становится практически равным напряжению питания устройства. Конденсатор быстро заряжается через сравнительно малое сопротивление резистора 14 (фиг.2, участок б) до напряжения, которое ниже напряжения .питания на величину суммарного падения напряжения на база-эмиттерном переходе транзистора 5, прямосмещенных диодах 7 и

5 8 и на участке эмиттер-коллектор насыщенного транзистора 6.

Наступает момент, когда ток заряда конденсатора прекращается, транзисторы 5 и 6 регенеративного ключа лавинообразно

0 закрываются, напряжение на выходной шине 18 быстро спадает до нуля, заканчивается процесс формирования выходного импульса. Диод 7 и резистор 13 улучшают условия закрывания транзистора 5.

5 Транзистор 10 быстро закрывается, напряжение на его коллекторе скачком увеличивается от нуля до напряжения открывания база-эмиттерного перехода транзистора 1 (фиг.2. участок в). Скачок напряжения передается через конденсатор на эмиттер транзистора 5 с той же амплитудой (фиг.2, участок г).

Транзистор 1 из закрытого состояния переходит в линейный режим. Конденсатор начинает разряжаться через участок коллектор - эмиттер транзистора 1, источник питания устройства и суммарное сопротивление резисторов 3 и 4 (фиг.2, участок d). При этом обеспечивется высокая степень постоянства разрядного тока конденсатора, что в свою очередь, обеспечивает стабильность паузы между импульсами.

По мере разряда конденсатора напряжение на его второй обкладке уменьшается. Когда это напряжение станет меньше напряжения, задаваемого делителем напряжения, на величину суммарного падения напряжения на база-эмиттерном переходе транзистора 5 и на прямосмещен- ном диоде 7, происходит лавинообразное включение транзисторов регенеративного ключа и транзистора 10. На первой и второй обкладках конденсатора возникает скачок напряжение (фиг.2, участки е и ж).

Начинается формирование следующего выходного импульса.

В дальнейшем описанные процессы в. генераторе повторяются.

Длительность выходных импульсов значительно меньше паузы между импульсами (в 50-1000 раз), поэтому существенного влияния на период следования импульсов не оказывает и ее можно не учитывать.

С учетом напряжения Убэ база-эмит- терного перехода интегрирующего транзистора 1 ток разряда конденсатора имеет вид

, Е - ибэ

1разр -

R

разр.

где Е - напряжение питания;

Rpasp. - суммарное сопротивление резисторов 3 и 4.

Пороговое напряжение включение регенеративного ключа (относительно шины 17 питания) имеет вид

Unop (Е - Ug)

Rn

Rn +Ri2

(2)

где Е - напряжение питания;

Ug - падение напряжения на прямосмещенном диоде 9;

RII -5----- коэффициент деления наН.11 + Н.12

пряжения на резисторах 11 и 12.

В формуле (2) суммарное падение напряжения на база-эмиттерном переходе

транзистора 5 и прямосмещенном диоде 7 не учитывается, поскольку оно в процессе заряда-разряда конденсатора смещает пороговое напряжение включения и пороговое напряжение выключения регенеративного ключа на одну и ту же величину и, следовательно, влияния на длительность паузы между импульсами не оказывает.

Учитывая (1) и (2), длительность Т паузы между импульсами имеет вид

т С Unop Rl1pг Е - Ug

WT Rn+Ri2 разр Е-и6э

где С - емкость конденсатора. Поскольку Кбэ Ug

20

R г T Rn+Ri2Rpa3pC

т.е. длительность паузы между импульсами величина практически постоянная. Влияние на частоту следования импульсов такого дестабилизирующего фактора, как 11бэ интегрирующего транзистора компенсируется падением напряжения на прямбсмещенном диоде 9.

Влияние на частоту следования импульсов скачка напряжения на коллекторе интегрирующего транзистора компенсируется падением напряжения на прямосмещенном в процессе заряда конденсатора диоде 8. Таким образом, при изменении напряжения питания компенсируются указанные

дестабилизирующие факторы. Поскольку именно эти факторы в основном определяют температурную зависимость повышается стабильность частоты следования

выходных импульсов при изменении температуры.

Предлагаемый генератор импульсов может быть выполнен практически на любых кремниевых транзисторах и диодах. Интегратор должен быть выполнен на транзисторе с достаточно большим коэффициентом усиления по току для обеспечения возможности изменения скважности импульсов в широких пределах

Генератор импульсов реализован на транзисторах К1315Г и транзисторе КТ361Г в качестве выходного. Генератор импульсов устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений 3-50 В. В этом диапазоне напряжений изменение частоты следования выходных импульсов не превышает 5-6%. В частности, при изменении напряжения питания генератора импульсов от 3 до 9В и от 9 до 50В изменение частоты следования импульсов не превышает соответственно 2- 4% и 1-2% в широком диапазоне изменения скважности импульсов (от 50 до 1000).

Предлагаемый генератор не требует применения согласованных транзисторов и может быть реализован практически на любых широко распространенных транзисторах.

В отличие от прототипа, подключение к выходной шине генератора импульсов допу- стимой нагрузки не влияет на частоту генерации, поскольку не шунтирует входящий в генератор делитель напряжения.

Ф о р му л а и з о б р е т е н и я

Генератор импульсов, содержащий регенеративный ключ на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, третий транзистор n-p-n-типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, конденса- тор, переменный резистор, делитель напряжения на первом и втором резисторах, первый вывод первого резистора через второй резистор соединен с шиной питания, третий резистор, первый вывод третьего ре- зистора соединен с общей шиной, а коллектор первого транзистора соединен с выходной шиной, выходную шину и шину питания, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты следования выходных импульсов при измегЈ

Редактор О.Головач

Составитель В.Якимов Техред М.Моргентал

нении напряжения питания и температуры, в него дополнительно введены интегрирующий транзистор n-p-n-типа, первый, второй и третий диоды, четвертый, пятый, шестой и седьмой резисторы, причем коллектор, эмиттер и база первого транзистора р-п-р - типа соединены соответственно с вторым выводом третьего резистора, шиной питания и коллектором второго транзистора п- p-n-типа, база которого соединена с катодом первого диода и через четвертый резистор соединена с эмиттером второго транзистора, анод первого диода соединен с первым выводом первого резистора и катодом второго диода, анод которого соединен с коллектором первого транзистора и через пятый резистор соединен с базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с базой интегрирующего транзистора, первой обкладкой конденсатора и первым выводом шестого резистора, второй вывод которого через переменный резистор соединен с шиной питания, эмиттер интегрирующего транзистора соединен с общей шиной, коллектор интегрирующего транзистора соединен с второй обкладкой конденсатора и через седьмой резистор соединен с эмиттером второго транзистора, второй вывод первого резистора соединен с анодом третьего диода, катод которого соединен с общей шиной.

1

Раг.2

Корректор М.Кучерявая