Формирователь импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K17/60 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике, а точнее к цепям управления источннка высоковольтных импульсов.

Известны формирователи импульсов, в которых имеются источник управляющих сигналов и схема Потенциального смещения управляющето сигнала, выполненная на рентгеновских или лазерных излучателях, трансформаторах или оптронах 1.

Недостатком известного формирователя является его низкое быстродействие.

Известен также формирователь импульсов, содержащий п источников пнтання, диоды, резисторы и каскодную л-транзнсторную цепь, первый транзистор которой соединен с нсточннком сигнала 2. Такой формирователь имеет недостаточно широкий динамический диапазон формируемых импульсов.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона формируемых импульсов - достигается тем, что в формирователь импульсрв, содержащий п источников питания, диоды, резисторы и каскодную п-транзисторную цепь, введены п управляемых ключей, входная цепь каждого

из которых включена между первой шиной соответствующего ему источника питания и коллектором транзистора каскодной цепи, а выходная цепь через диод соединена с второй шиной соответствующего ему источника питания, при зтом диод включен встречно этому источнику питания, с первой шиной следующего источника питания и с входом следующего транзистора каскодной цепи, между коллектором предыдущего транзистора которой и змитТером следующего включены последовательно соединенные резистор и диод, причем включение диода по направлению прохождения тока согласовано с включением транзисторов.

Формирователь импульсов представлен на чертеже, где 1 - высоковольтный источник, 2 -. каскодная п-транзисторная цепь, 3 - управляю-, щая цепь, 4, 5- и 6 - транзисторы, 7, 8 и 9 управляемые ключи, 10 - резнстор, 11, 12 и 13 источники питания, 14, 15 и 16 - резисторы, 17, 18 и 19 - диоды, 20 - источник сигнала, 21, 22 и 23 - диоды.

В статнческом режиме, формирователь импульсов работает следующим образом.

Если предположить, что на выходе источника 20 имеется верхний уровень управляющего сигнала, то через коллекторы транзисторов 4, 5, 6 протекает ток, определяемый величиной резистора 10. Этот ток вызывает падение напряжения a резисторах 14, 15, 16 и поэтому на коллекторах транзисторов имеются нижние уровни напряжения, Которые открывают управляющие ключи 7, 8, 9. В результате напряжения источников 11, 12, 13 суммируются и на выходе высоковольтного источника 1 имеется высокий потенциал. Резисторы 10, 14, 15, 16 рассчитаны так, что коллекторные токи не вводят транзисторы

4,5, 6 в насыщение.

Если в статике на выходе источника 20 имеет ся нижний уровень напряжения, то транзистор 4 заперт, коллекторные токи транзисторов 4, 5, 6 равны нулю. Поэтому открывающие токи из ключей 7, 8, 9 в транзисторы 4, 5, 6 каскодной цепи также равны нулю и ключи заперты. При зтом на транзисторе 4 падает напряжение источника 11, передаваемое чере: ключ 7, а на транзисторах 5, 6 - соответственно напряжения источников 12, 13. Потенщсаяы баз транзисторов

5,6 и выхода высоковольтного источника 1 равнь нулю, а напряжение, приложенное к коллектору каждого транзистора, падает на обратном сопротивлении соответствующего даода (17, 18,

19), чем и обеспечивается защита змиттерно-базовых переходов транзисторов (обратпное сопротивление вентилей намного больше статного сопротивления эмиттер-базы). Начальные коллекторные токи ключей 7, 8, 9 качественной картин в ст атике не нарушают и приводят лишь к появлению небольшого начального ншряжения на резистивной. нагрузке высоковольтного источника (на чертеже не показана).

При изменении нижнего уровня управяяюпс го сигнала источника 20 на верхний транзистор 4 .открывается, потенциал его коллектора pe3ico сиижается и вего коллектор начинает течь ток ключа 7. В это время транзисторы 5 и б остаются запертыми обратным напряжением :мш(тт«рЪУ Ы, В начале процесса открывания .1слюча 7 потенциал базы транзистора 5 соответствеино новыщается, в результате транзистор 5 открывается, через его коллектор начинает течь открывающий ток из ключа 8. Ключ 8 начинает открываться, в результате потенциал базь транзистора б повы шаётся, а потенциал эмиттера снижается, гранзистор 6 открывается и открывает ключ 9. Пос ле полного открываиия ключей схема переходит Bio второе статической состояние, в котором она работает так, как описано вьпие. Ключи не обязательно входят в насыщенный режим: |юследНИИ исключается соответствующим расчетом и исполнением управляюишх элементов.

Второй динамический режим (выключеиие высоковольтного источника 1) протекает следую674217

щим образом. При появлении на выходе источника 20 нижнего уровня напряжения транзистор 4 запирается. В результате высокий потенциал, передаваемый на коллектор транзистора 4 с ключа 7, быстро запирает транзистор 5, повышение потенциала коллектора последнего таким же образом запирает транзистор 6, а потенциал коллектора транзистора 6 таким же образом запирает диод 19, одновременно понижаются потешдаалы баз транзисторов 5, 6, что ускоряет переключение. -Этот процесс протекает одновременно с уменьщением коллекторных токов транзисторов 4, 5, 6 в результате запирания транзистора 4, и значИтельйо ускоряется процесс переключения высоковольтного источника. При запирании ключей 7, 8, 9 согласно вьпцеописаниому сначала начинает запираться ключ 7, затем ключ 8, затем ключ 9, поэтому при этом нагрузочные токи еще не полностью запертых источников (например, источника 3) протекают не через запертые уже источники (11, 12), а через шунгарующие их диоды. Независимо от очередности выключения фанзисторов 4, 5, 6 и ключей 7, 8, 9 транзисторы никогда не перегружены, поскольку напряжение между базой и коллектором каждого из TpaibHCTOpOB не превышает напряжения соогаетствующего автонснмного источника (П, 12 и 13). От обратного напряжения транзисторы и ключи зацдащены диодами источников 11-13 и диодами 17-19.

Устройство может быть (фименено в качестве геиерагора высоковояьтиых импульсов для модулятора оптозлектрояного запоминающего устройства, для питания устройств яде{нюй техиикя (в описании укязая аналог - высоковольтный триггер для ускорителя), в радиотехнике высоких частот и в технике эксп римогга. .

Предлагаемое устройство по сравнению с известными менее сложно, ие требует много рентгеновских излучателей и сопутствующих им систем, безопасно в ради оактивном отношении, непользует гораздо более иадежиые недефицитные полупроводниковые приборы. Намного меньше по габаритам и потребляемой мопшости.

Формула изобретения

Формирователь импульсов, содержащий п источников питания, диоды, резисторы и каскодную п-транзисю шую цепь, первый траизист&р которой соединеи с источником сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширеиня щшаАшческого диапазсжа формируемых импульсов, в иего введены п управляемых , входная цепь каждого из которых между первой шиной соответствуюшего ему источника питания и коллектором транзистора каскодной цепи, а выходная цепь через диод соединена с второй итной соответствующего ему.источника питания, при этом диод включен встречно этому источнику питания, с первой шиной следующею источника питания и с входом следуюн1его транзистора каскодной цепи, между коллектором предыдущего транзистора которой и эмиттером следующего включены последовательно соеди ненные резистор и диод, причем включение диода

по Направлению прохождения тока согласовано с включением транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Патент США № 3892977, кл. 307-77,01.07.75 (аналог).

2.Авторское свидетельство СССР № 511673, кл. Н 03 F 3/22, 1975.