Формирователь прямоугольных импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки вольтметров по амплитудным, действующим и средним значениям измеряемых напряжений. Известны формирователи импульсов, применяемые для калибровок вольтметров, во встроенных поверочных устройствах, в которых применяются источники прямоугольного напряжения с импульсами П-образной формы (напряжение меандра), так как при П-образной форме все три значения напряженияамплитудное, действующее и среднее - равны. В таких формирователях прямоугольного напряжения преобразование постоянного напряжения в напряжение меандра осуществляется с помощью транзисторной ключевой схемы с незаземленными источниками питания 1 . Недостаток такого формирователя заключается в его сложности. Наиболее близкимпо технической сущности к предлагаемому является формирователь прямоугольных импульсов, содержащий задающий генератор, триггер, транзисторные ключи р-п-р и п-р-п типа, источники питания, резисторы и резистор нагрузки 2. Недостатками такого устройства являются ограниченное значение допустимого коллекторного напряжения, а также сложность устройства, что объясняется необходимостью иметь .чва автономных, причем подвещенных, источника питания относительно щины «земля, при этом необходим также заземленный источник напряжения смещения транзисторных ключей, кроме того для питания схемы управления транзисторными ключами нужен также заземленный источник питания. Цель изобретения - упрощение формирователя и увеличение коллекторного напряжения транзисторных ключей. Для этого в фopмиpoвaтevтe нрямоугольных импульсов, содержащем задающий генератор, триггер, транзисторные ключи р-п-р и п-р-п типа, два источника питания, резисторы и резистор нагрузки, противоположные полюса источников питания соединены с общей щиной, эмиттер транзисторного ключа р-п-р типа подсоединен к положительному полюсу первого источника питания, а также К задающему генератору и триггеру, эмиттер транзисторного ключа п-р-п типа подсоединен к отрицательному полюсу второго источника питания, коллекторы транзисторных ключей соединены со вторым концом резистора нагрузки, а их базы через резисторы подсоединены к эмиттерам и через дополнительно введенные стабилитроны к выходу триггера, вход которого соединен с выходом задающего генератора. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Формирователь прямоугольных импульсов содержит задающий генератор 1, триггер 2 и ключевую схему, включающую в себя стабилитроны 3 и 4, источники питания 5 и 6, транзисторные ключи на транзисторах 7 и 8, резистор нагрузки 9, резисторы 10 и 11. При этом выход задающего генератора 1 подсоединен к входу триггера 2. В свою очередь, выход триггера 2 подключен к общей точке соединения стабилитронов 3 и 4. Положительный полюс источника питания 5 подключен к задающему генератору 1, триггеру 2 и эмиттеру транзистора 7 р-п-р типа. Отрицательный полюс источника питания 5 заземлен. При этом заземлены задающий генератор 1, триггер 2, положительный полюс источника питания 6 и резистор нагрузки 9. Отрицательный полюс источника питания 6 подсоединен к эмиттеру транзистора 8 п-р-п типа. Коллекторы транзисторов 7 и 8 соединены с резистором нагрузки 9. Базы транзисторов 7 и 8 соответственно через резисторы 11 и 10 соединены с их эмиттерами и через стабилитроны 3 и 4 подключены к выходу триггера 2. Формирователь работает следующим образом. Импульсы задающего .генератора 1 после дифференцирования используются для запуска триггера 2, работающего в счетном режиме, что позволяет получить скважность управляющих импульсов для схемы, равную двум. Перепады напряжения на выходе триггера используются для запуска ключевой схемы. Пусть в исходный момент времени выходной уровень напряжения триггера 2 соответстЕзует «1. Тогда включен стабилитрон 4, а стабилитрон 3 выключен. Это обеспечивается соответствующим выбором напряжения стабилизации стабилитронов 3 и 4. Ток, протекающий от положительного полюса источника питания 5 через триггер 2, стабилитрон 4, электроды база-эмиттер транзистора 8 и резистор 10 к отрицательному полюсу источника питания 6, вводит транзистор 8 в режим насыщения. Резистор нагрузки 9 оказывается подсоединенным через насыщенный транзисторный ключ 8 на транзисторе 8 к отрицательному выходу источника питания 6. На выходе ключевой схемы формируется отрицательный уровень выходного напряжения. С подачей на выход триггера уровня «О .в следующий полупериод стабилитрон 4 выключается. Одновременно включается стабилитрон 3. Ток, протекающий от положительного полюса источника питания 5 через электроды база-эмиттер транзистора 7 и резистор 11, стабилитрон 3, выход триггера 2, щину «земля к его отрицательному полюсу, вводит в режим насыщения транзистор 7. Возникающий при переключении транзисторов 7 и 8 сквозной ток способствует быстрому запиранию транзистора 8. Резистор нагрузки 9 оказывается подсоединенным через насыщенный транзисторный ключ на транзисторе 7 к положительному полюсу источника питания 5. На выходе ключевой схемы формируется положительный уровень выходного напряжения. Отличительные признаки формирователя прямоугольных импульсов позво.тяют использовать для питания формирователя прямоугольных импульсов два источника питания, причем заземленных, что упрощает устройство, уменьщает его габариты и вес и увеличивает коллекторное напряжение транзисторов ключевой схемы. В предлагаемом устройстве базы транзисторов ключевой схемы непосредственно соединены с их эмиттерами соответственно через резисторы 10 и 11. Это позволяет путем уменьщения сопротивления резисторов 11 и 10, не изменяя режима работы транзисторов 7 и 8, повысить их коллекторное напряжение. В известном устройстве между базами и эмиттерами транзисторов ключевой схемы отсутствуют резисторы. Поэтому уменьшение сопротивлений резисторов ускоряющих цепочек связано с изменением режима работы транзисторов, что ограничивает возможности повышения коллекторного напряжения. Формула изобретения Формирователь прямоугольных импульсов, содержащий задающий генератор, триггер, транзисторные ключи р-п-р и п-р-п типа, два источника питания, резисторы и резистор нагрузки, один конец которого подключен к общей щине, отличающийся тем, что, с целью упрощения формирователя и увеличения коллекторного напряжения транзисторных ключей, противоположные полюса источников питания соединены с общей, шиной, эмиттер транзисторного ключа р-п-р типа подсоединен к положительному полюсу первого источника питания, а также к задающему генератору и триггеру, эмиттер транзисторного ключа п-р-п типа подсоединен к отрицательному полюсу второго источника питания, коллекторы транзисторных ключей соединены со вторым концом резистора нагрузки, а их базы через резисторы подсоединены к эмиттерам и через дополнительно введенные стабилитроны к выходу триггера, вход которого соединен с выходом задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Валитов Р. А. Радиотехнические измерения. «Сов. Радио, 1963. с. 54.

2.Ройтман М. С., Трофимов Г. П. и др. «Образцовый генератор прямоугольного напряжения с регулируемой скважностью и частотой. Известия Томского университета. 1971, с. 29, р. 5.