ВСЕСОЮЗНАЯ iI ~ л •rrsSVJj}-; ',-\-vs!,j.^., - Гi г«а S t.^! iiij-1 LAssfl'-it^-iiiABf__^5БЛИОТ?КА IЭ. В. Филиппов Советский патент 1972 года по МПК H03K4/00 

ГЕНЕРАТОР ДВУХПОЛЯРНЫХ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для питания феррит-диодных и феррит-ферритовых элементов.

Известны генераторы, выполненные на основе LC-контура, коммутируемого управляемым диодом. Недостатком таких генераторов является низкое входное сопротивление, асимметрия тактовых иМПульсов.

Целью изобретения является стабилизация амплитуды и формы тактовых импульсов, а также повышение входного и выходного сопротивления генераторов, содержащих последовательные LC-контуры, электронные переключатели и диоды.

Поставленная .цель достигается за счет того, что LC-контуры подключены к источникам питания через электронные переключатели и соединены между собой при помощи диодов. Причем каждый LC- контур содержит дополнительные накопительные конденсаторы, подключенные к источникам питания через развязывающие диоды.

фиг. 5, а, б и в -эквивалентные с.хемы генератора, показанного на фиг. 3, в определе)1ныс моменты времени.

В простейщем исполнении такой генератор может .быть представлен в виде последовательного LC-контура и двух ключей Ki и К2, которые в определенные моменты времени подключают контур к источнику питания или -EZ. В связи с тем, что для нормальной работы феррит-ферритовых элементов необходим тактовый импульс тока без обратного выброса, каждый ключ должен быть замкнут только на время формирования тактового импульса, т. е. на время, пока напряжение перезаряда конденсатора не достигнет максимума. Это значит, что ток через каждый ключ должен протекать только в одном направлении. В момент замыкания одного ключа другой должен быть разомкнут, так как в противном случае получается короткое замыкание источников питания, предназначенных для пополнения энергии LC-контура.

Для того чтобы ток через ключи проходил только в одном направлении, можно поставить в цепи между ключом и контуром диоды (на схеме показаны пунктиром). В этом случае ключ не обязательно должен размыкаться в момент достижения максимума напрян ения на конденсаторе.

Схема работает следующим образом.

В олределенный момент времени замыкается ключ Ki и на контур подается ступенька напряжения . При этом происходит заряд конденсатора С до на1пряжения f/i, а через нагрузку ZH протекает положительная полуволна тока. Через некоторый интервал времени ключ /Ci размыкается. Когда ключ /Ci разомкнут, замыкается ключ Kz- При этом на контур действует -ступенька напряжения (), и происходит перезаряд конденсатора до напряжения, абсолютная величина которого paiBHa Hz. Ток нагрузки в этом случае имеет другое направление по сравнению с током лри заряде конденсатора от источника напряжения (см. фиг. 2).

Форма импульсов тока определяется параметрами контура: при положительном импульсе-левым контуром, состоящим из нагрузки ZH, емкости С, индуктивности L, диода Д1, ключа Ki, источника питания при отрицательном имяульсе-Правым контуром, состоящим из нагрузки ZH, емкости С, индуктивности L, диода Дг, ключа /(2 и источника напряжения - 2Для создания двух полярных симметричных импульсов необходимо иметь одинаковые элементы в правой и левой ветвях контура (диоды, ключи, источники питания). Чтобы свесги к минимуму влияние разницы напряжений источников питания (Ei и EZ) на идентичность тактовых импульсов, необходимо повысить добротность контура. Однако с увеличением активной нагрузки добротность контура уменьшается. При этом не только возрастает асимметрия тактовых импульсов из-за неидентичности источников, но резко уменьшается амллитуда тактового тока.

В генераторе, показанном по схеме на фиг. 3, эти недостатки устранены. Генератор содержит три простейших генератора, связанные между собой с помощью диодов Дз и А. Емкости С2 и Сз предназначены для создания внутренних источников энергии, а диоды Дв и Дб для развязки этих источников от внешнего источника напряжения Е и 2При последовательном включении ключей Ki-K2-Ki -K2-Ki-K2 -Ki-K2 ... и т. д. и при идентичности всех элементов генератора, по аналогии с простейшей схемой, в установившемся режиме ко времени включения ключа Ci устанавливаются следующие напряжения на конденсаторах:

Uc, Uc.Lfc, Uc, -U,, . Uc, Uc, +U,,

Uct Сг + 1

Для анализа работы схемы рассмотрим процесс формирования импульса тока в нагрузке (фиг. 4). Пусть в момент времени U замыкается ключ К.. При этом конденсаторы Ci и Cz начинают перезаряжаться, и эквивалентная схема имеет вид, изображенный на фиг. 5, а. Эта схема действует до тех пор, пока напряжение в точках а или б (фиг. 3) не станет равным напряжению источника питания Е,. Ток в нагрузке в промежутке времени ti-{-tz определяется параметрами данной эквивалевтной схемы и скачком напряжения.

В момент времени tz напряжение в точке а становится равным и апарллельно конденсатору Ci и нагрузке ZH оказывается подключен через диод Да конденсатор Cz. Эквивалентная схема приобретает вид, изображенный на фиг. 5, б.

Если положить, , то токи в параллельных ветвях Ci, ZH и Да , Cz распределяются в соответствии с соотношением

,

/1-/а Са

где /1 - ток IB нагрузке в момент времени tz

(-0); k - ТОК в нагрузке в момент времени iz

(+0);

т. е. ток в нагрузке в момент времени tz претерпевает скачок.

В момент времени t конденсатор Са оказывается разряженным до напряжения источника питания, в связи с чем источник питания через диод Дз подключается к контуру. За счет подключения внешнего источника напряжения

в контуре происходит пополнение энергии, которая была израсходована на активных нагрузках. Эквивалентная схема для промежутка времени принимает вид, изображенный на фиг. 5,6. Полная картина тока в

нагрузке представлена на фиг. 4. По окончании периода формирования тактового импульса тока конденсатор Cz оказывается разряженным и до напряжения источника питания, а конденсаторы Ci и Cz заряжены до напряжения -f i/i. В дальнейшем ключ /Ci размыкается. При замыкании ключа Kz процессы, происходящие в генераторе, аналогичны, и его работу можно рассматривать по приведенным выше эквивалентным схемам. Разница заключается в том, что теперь работает правое плечо второй его части, и, следовательно, подключен источник - 2Феррит-ферритовые элементы, как правило, работают на переднем фронте тактового импульса тока, в связи с чем необходимо иметь передний фронт для лоложительного и отрицательного импульсов одного и того же так тового тока одинаковыми, т. е. резонан1сная частота и волновое сопротивление правого

контура должны быть соответственно равны резонансной частоте и волновому сопротивлению левого контура. Иными словами необходимо равенство емкостей Cz и Сз. Однако всегда имеется некоторый разброс параметров емкостей. Тогда, например, при С2 Со+АС и - АС относительная разница импульсов тока по частоте составит

Следовательно, чтобы уменьшить относительное изменение скорости нарастания тактовых токов, необходимо при постоянном значении Ci увеличивать Со. Однако Со можно увеличить лишь Б определенных пределах, поскольку, например, с увеличением Со увеличивается и интервал времени /з-ь-4. В связи с тем, что скачок напряжения на контуре как для положительного, так и для отрицательного импульсов равен (/i)4-(), амплитуды токов при равенстве волновых сопротивлений практически не зависят от разницы в напряжениях источников питания.

При изменении нагрузки ZH меняется амнлитуда тактовых импульсов, симметрия положительного и отрицательного импульсов при этом не нарушается. При увеличении активного соп ротивления нагрузки колебание в контуре приближается к апериодическому, и при этом контур подключен к внешнему источнику питания в течение большего времени. Этим достигается меньшее изменение амплитуды тактового питания в зависимости от нагрузки, в отличие от известных генераторов тактового тока.

В некоторых случаях для работы ферритферрито.вых элементов с двух1полярной системой тактового питания необходим генератор с шеститактной системой тактового питания.

В этом случае генератор отличается от предложенного лишь тем, что число простейших схем (контуров) в нем в два раза больше. Его работа аналогична работе описанного генератора. В феррит-ферритовых элементах с подготовкой вместо контуров (для получення необходимого тока подготовки) может быть использована длинная линия.

В качестве ключей в генераторе могут быть использованы, например, управляемые диоды, транзисторы. При иопользовании в качестве

ключей некоторых типов управляемых диодов диоды Д1 и ДЕ не требуются.

Предмет изобретения

1.Генератор двухполярных тактовых импульсов, содержащий последовательные LCконтуры, электронные переключатели и диоды, отличающийся тем, что, с целью стабилизации амплитуды и формы тактовых импульсов, а также повышения входного и выходного сопротивления, LC-контуры подключены к источникам питания через электронные переключатели, соединены между собой при помош.и диодов и содержат дополнительные накооаительные конденсаторы, подключенные к источникам питания через развязывающие диоды.

2.Генератор п п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения тактовых импульсов тока без обратного выброса, в цепи между электронными переключателями и LC-контурами включены диоды.

У

т 2