Генератор импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K3/02 H03K3/281 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов пилообразной и прямоугольной формы в широком диапазоне длительностей.

Известен генератор импульсов на л мбда - диоде, содержащем две полевые структуры с управляющими переходами, истоки которых объединены, затвор первой структуры подключен к стоку второй структуры, а затвор второй - к стоку первой структуры. Генератор содержит хронирующую индуктивность, подключенную между зажимом источника питания и стоком второй структуры, и биполярный транзистор с заземленным эмиттером, коллектором, подключенный к стоку второй структуры и базой - к стоку первой 1.

При включении такого генератора происходит медленный рост тока через индуктивность, открытый транзистор и лямбда-диод. Когда ток достигает пикового значения Л -образной вольт-амперной характеристики (ВАХ), лямбда-диод выключается и ток через индуктивность падает, пока диод не включится снова.

Индуктивность является относительно крупногабаритным и нестабильным элементом схемы. Она препятствует микроминиатюризации генератора и не позволяет в щироких пределах менять период следования импульсов (переменные индуктивности конструктивно весьма сложны). Наличие биГ1олярного транзистора, имеющего структуру, отличную от структуры полевых транзисторов, также затрудняет его выполнение в виде интегральной микросхемы.

Цель изобретения - упрощение конструктивной реализации и расширение диапазона изменения периода повторения импульсов - достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем две комплементарные полевые структуры с объединенными истоками, затвор первой из которых соединен со стоком второй, сток первой полевой структуры заземлен, сток второй полевой структуры подключен через резистор к щине источника питания, а через другой резистор к ее затвору, который через дополнительный конденсатор подключен к общей щине.

На фиг. 1 представлена схема генератора импульсов; на фиг. 2 -А-образная ВАХ; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства. Генератор содержит две полевые структуры 1 и 2 с объединенными истоками. Затвор структуры 1 ггодключен к стоку структуры 2. При подключении затвора структуры 2 к стоку структуры 1 такая структура имеет А -образную ВАХ (сплошная линия на фиг.2). Предложенный генератор от известного отличается тем, что в нем обеструктуры применены не с управляющим переходом, а МОП-типа. Сток структуры 2 через резистор 3 подключен к источнику питания 4, а через резистор 5 к затвору этой же структуры, причем последний через конденсатор 6 и сток структуры 1 подключен к земле. Это облегчает конструктивную реализацию устройства в виде интегральной микросхем.ы и позволяет формировать импульсы ,не.только прямоугольной, но и пилообразной формы в широком диапазоне изменения периода повторения. Работа устройства основана на изменении формы Л -образной ВАХ при изменении положительного напряжения Hf затворе структуры 2. Подавать полол ительное напряжение на затвор можно только у МОПструктур, так как у полевых структур с управляюшими р-п-переходом это ведет к смещению р-п-перехода в прямом направлении и резкому возрастанию входного тока , что недопустимо.-Таким образом, применение в данно.м случае МОП-структур дает принципиально новый положительный эффект-возможность управления фор,мрй ВАХ подачей на затвор структуры 2 положительного управляющего напряжения (т. е. по существу структуры I и 2 образуют новую комбинацию лямбда-МОП- транзистор с управляющими ВАХ) Сопротивления резистора 3 (Ra) выбраны так, чтобы линия нагрузки этого резистора лежала несколько выше J(. -образной ВАХ призаземлении затвора структуры 2 (фиг. 2). Допустим, что устройство было обесточено. Тогда в исходном состояНии рабочая точка занимает положение О, и конденсатор 6 разряжен до 0. При включении в первый момент напря, же11ие в точке 7 остается равным О, а рабочая; точка лямбда-транзистора переходит , в положение 8. Врезультате напряжение в точке 9 быстро возрастает. После этого происходит медленный заряд конденсатора б через резисторы 5 и 3. В ходе заряда конденсатора 6 напряжение на, затворе структуры 2 экспоненциаль H0 pcicfer, что ведет к приоткрыванию и изменению формы J(. -образной ВАХ (растут ее ток пика и напряжение отсечки, при котором лямбда-транзистор запирается). В некоторый момент времени ti Jl -образная ВАХ занимает критическое положение А (фиг. 2), при котором напряжение, отсечки равно на1 : ...1. Vпряжению питания Е. Последующий малейший заряд конденсатора б ведет к регенера- тивному выключению лямбда-транзистора. Рабочая точка переходит из положения 8 в положение 10. Напряжение на стоке структуры 2 резко падает, и начинается разряд конденсатора 6 через резистор 5. В ходе разряда конденсатора б (кривая на фиг. 2) напряжение на затворе структуры 2 экспоненциально падает, и ВАХ А начинает медленно смещаться вниз, стремясь занять исходную форму. В некоторый момент t t2 она занимает другое критическое положение Б, при котором рабочая точка 11 является точкой касания ВАХ с нагрузочной прямой. Последующий малей.щий разряд конденсатора 6 ведет к регенеративному выключению лямбда-транзистора, и рабочая точка из положения 11 скачком переходит в положение 8. Затем вновь начинается заряд конденсатора 6 (кривая II на фиг. 2). Обозначим через Usi и Us2 напряжения на структуры 2, при которых ВАХ занимает соответственно положения А и Б. Тогда время заряда конденсатора 6 (2 R5 Гг, (R5 +Нз)1п а время разряда ЁЪ. .tp CRsln- /--, - . где RS и Rs -сопротивления резисторов 5 и 3. Целесообразно выбирать , что позволит при заданной длительности + tp периода колебаний получить меньшие значения емкости кор1денсатора 6. Таким образом, конструктивная реализация (особенно в интегрс-льном исполнении) данного генератора значительно проще, чем у известного. Она значительно проще, чем у всехдругих генераторов на полевых и биполярных транзисторах. В генераторе отсутствует индуктивность. Изменением сопротивления резистора 5 от десятков к ОМ до десятков Мом можно в очень широких пределах (до тысяч раз) плавно менять период. Применение в генераторе МОП-структур существенно упрощает технологию его реализации в интегральном исполнении. Генератор можно реализовать в микромощном варианте, так. как легко могут быть i получены токи пика Л -образЕгой ВАХ в доли-единицы мкА при питающем напряжении 3-5В (мощность до 1 и ме.нее мкВт). Формула изобретения Генератор импульсов, содержащий две комплементарные полевые структуры с объ единенными истоками, затвор первой из

которых соединен со стоком второй, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструктивной реализации и расширения диапазона изменения периода повторения импульсов, сток первой полевой структуры заземлен, сток второй полевой структуры подключен через резистор к источника питания, а через другойрезистор к ее затвору, который через дополнительный конденсатор подключен к общей щине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гота Хано и. др. Лямбда-диод -многофункциональный прибор с отрицательным сопротивлением «Электроника, США (русский пер.), № 13, 1975, с. 48.

X

Л