Расширитель импульсов Советский патент 1992 года по МПК H03K5/04 

Ю

4

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в формирователях импульсов, расширяющих длительность выходного импульса на заранее заданную величину, для защиты импульсных трансформаторов от постоянного напряжения, для преобразования напряжение - код, осуществления широтно-им пульсной модуляции и т.д. Изобретение расширяет область использования устройства за счет введения в него второй входно1 шины 14, третьего транзистора 3 одного типа проводимости, дифференцирующей RS- цепи 9, двух дополнительных диодов 7, 8 с соответствующими новыми связями между элементами: первым и вторым транзисторами 1,2, диодом б, интегрирующей RS-цепью 5, трема резисторами 10-12, положительной и отрицательной шинами 15, 16, входной и выходной шинами 13, 17. 2 ил.

Физ1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в формирователях импульсов, расширяющих длительность выходного импульса на заранее заданную величину, для защиты импульсных трансформаторов от постоянного напряжения, для преобразования напряжение-код, осуществления широтно-импульс- ной модуляции и т.д.

Известен расширитель импульсов, содержащий элемент НЕ, два триггера, счетчик импульсов, дешифратор; шину начальной установки, две шины тактовых импульсов, выходную и входную шины.

Недостатком расширителя является сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве элементов, а также наличие шины начальной установки и двух шин тактовых импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является расширитель импульсов, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, диод, пять конденсаторов, тринадцать резисторов, положительную и отрицательную шины питания, входную и выходную шины.

Недостатками этого расширителя импульсов являются сложность конструкции из-за большого количества входящих в него элементов, что снижает его надежность, а также отсутствие возможности регулировки в широком диапазоне расширения выходных импульсов, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей расширителя.

Для достижения цели в расширитель импульсов,- содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, диод, интегрирующую цепь, три резистора, положительную и отрицательную шины питания, входную и выходную шины, согласно изобретению введены вторая входная шина, третий транзистор того же типа проводимости, четвертый транзистор другого типа проводимости, дифференцирующая RC-цепь, два дополнительных диода, причем первый и второй транзисторы включены по схеме Дарлингтона, а объединенные их коллекторы через интегрирующую цепь с эмиттером первого и базой второго транзисторов, база первого транзистора через резистор дифференцирующей RC-цепи подключена к отрицатель ной шине питания, эмиттеру второго транзистора и через первый резистор к эмиттеру третьего транзистора, к катоду первого дополнительного диода и к аноду второго дополнительного диода, катод которого соединен с катодом

диода и базой третьего транзистора, а его коллектор - с базой четвертого транзистора и через второй резистор - с положительной шиной питания, к которой подключен эмиттер четвертого транзистора, а его коллектор является выходом расширителя импульсов, первый вход которого подключен через конденсатор дифференцирующей RC-цепи к базе первого транзистора,коллектор которого

0 подключен к аноду диода и через третий резистор к положительной шине питания, а вторая его входная шина соединена с анодом первого дополнительного диода.

На фиг. 1 приведена электрическая

5 принципиальная схема расширителя импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Расширитель импульсов (РИ) содержит четыре транзистора 1-4, интегрирующую

0 RC-цепь 5, диод 6, два дополнительных диода 7,8, дифференцирующую RC-цепь 9, три резистора 10-12, входную шину 13, вторую шину 14, положительную шину 15 питания, отрицательную шину 15 питания и выход5 ную шину 17.

Расширитель работает следующим образом.

В исходном состоянии на положительную шину 15 питания подано питающее на0 пряжение, а на вторую входную шину 14 - постоянное напряжение, определяющее необходимый порог запирания третьего транзистора 3,

При отсутствии входного импульса на

5 входной шине 31 первый 1 и второй 2 транзисторы закрыты и на их коллекторах высокий потенциал, который поступает через диод 6 на базу третьего транзистора 3 и открывает его, так как величина порога запирания

0 должна быть меньше величины источника питания. При этом на коллекторе третьего транзистора 3 происходит уменьшение напряжения на величину падения напряжения, равную напряжению база-эмиттер

5 четвертого транзистора 4 (фиг.2г), он открывается до насыщения, на его коллекторе, а следовательно, и на выходе РИ наблюдается высокий потенциал (фиг,2д).

При подаче импульса положительной

0 полярности на входную шину (фиг.2а) происходит его дифференцирование на дифференцирующей цепи RC 9 (фиг.26) и последующее прохождение продифференцированного импульса через базу перво5 го транзистора 1 на вход интегрирующей RC-цепи 5, которая его расширяет (интегрирует). Значительное расширение продифференцированного импульса происходит также за счет первого и второго транзисторов 1 и 2, включенных по схеме Дарлингтона, обладающей высоким входным импен- дансом и усилением по току

Действительно, продифференцированный входной импульс положительной полярности поступает на базу первого транзистора 1 и через эмиттерные переходы первого и второго транзистора 1 и 2 проходит на отрицательную шину 16, при этом первый транзистор 1 открывается до насыщениями через него и змиттерный переход второго транзистора 2 происходит разряд конденсатора интегрирующей цепи 5, Потенциал на выходе интегрирующей RC- цепи 5 резко уменьшается до величины остаточного напряжения второго транзистора 2 (фиг.2в). Диод 6 запирается пороговым напряжением, подаваемым через первый и второй дополнительные диоды 7 и 8 с второго входа 14. При этом второй дополнительный диод 8, подключенный параллельно эмиттерному переходу третьего транзистора 3 противоположной полярности, защищает его от пробоя пороговым напряжением Un и одновременно запирает диод 6. Третий транзистор 3 заперт, ток через него не протекает и на втором резисторе 11 напряжение равно нулю, что приводит к запиранию четвертого транзистора 4 (фиг.2д) после прекращения продифференцированного входного импульса на входе интегриру- ющей RC-цепи 5 происходит заряд конденсатора по цепи: третий резистор 12, источник 15 питания, эмиттерный переход второго транзистора 2, резистор 5 интегрирующий цепи. Суммарная величина сопротивления этих составляющих оказывается большой, поэтому заряд конденсатора интегрирующей цепи 5 идет медленно (фиг.2в). При достих ении величины Un происходит отпирание диода 6 и открытие третьего транзистора 3, что приводит к открыванию четвертого транзистора 4. На эпюре выходного тока этого транзистора (фиг.2д) происходит резкое увеличение тока, так как для открывания эмиттерного перехода четвертого транзистора 4 требуется малое приращение напряжения. При этом первый дополнительный диод 7 запирается и отсекает напряжение, подаваемое на вторую входную шину 14.

Как показали лабораторные исследования опытного образца, длительность выходного импульса РИ в 20-30 раз превышала длительность входного Это было достигнуто благодаря возможности регулировки входным положительным напряжением, подаваемым на вторую входную шину 14 РИ.

При отсутствии на этой шине сигнала (напряжения) расширение выходного импульса происходит в 5-6 раз относительно

входного за счет интегрирующей RC-цепи 5 и транзисторов 1 и 2, включенных по схеме Дарлингтона.

Таким образом, по сравнению с известным предложенный РИ обладает расширенными функциональными возможностями, заключающимися в значительном расширении выходных импульсов с помощью изменения величины положительного сигнала

(напряжения), подаваемого на вторую входную шину 14, в возможности модулировать по длительности выходной сигнал, т.е. осуществлять широтно-импульсную модуляцию, задействуя обе входные шины 13 и 14

РИ, расширять нано- и пикосекундные импульсы при исследованиях ядерной физики и т.д., так как можно заранее определить коэффициент расширения К импульсов

20

К

tnBblX

tnox

где trmx - длительность входного импульса на уровне 0,5;

tnebix - длительность выходного импульса на уровне 0,5.

Отсутствие интегральных схем в предлагаемом РИ дает возможность его использования при высоких напряжениях питания.

Формула изобретения

Расширитель импульсов, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, диод, интегрирующую цепь, три резистора, положительную и отрицательную шины питания, входную и выходные шины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области использования за счет возможности регулировки импульсов в широком

диапазоне выходных импульсов, в него введены вторая входная шина,, третий транзистор того же типа проводимости, четвертый транзистор другого типа проводимости, дифференцирующая RC-цепь, два дополнительных диода, причем первый и второй транзисторы, подключенные по схеме Дарлингтона, а объединенные их коллекторы через интегрирующую цепь соединены с эмиттером первого и базой второго транзисторов, бзза первого транзистора через резистор дифференцирующей RC-1 гпи подключена к отрицательной шине пит0 ия, эмиттеру второго транзистора и через первый резистор к эмиттеру третьего транзистора, к катоду первого дополнительного диода и к аноду второго дополнительного диода, катод которого соединен с катодом диода и базой третьего транзистора, а его коллектор с базой четвертого транзистора и

через второй резистор - с положительной шиной питания, к которой подключен эмиттер четвертого транзистора, а его коллектор лвляется выходом расширителя имнульсоз, первый вход которого подключен через конденсатор дифференцирующий RC-цепи к

л

Оtu

г

Un

е

ъ

базе первого транзистора, коллектор которого подключен к аноду диода и через третий резистор - к положительной шине питания, а вторая его входная шина соединена с анодом первого дополнительного диода.

я

I

л

т