Расширитель импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K5/04 

Изобретение относятся к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах и системах автоматики. Известны расширители импульсов, использующие эффект накопления заряда в р-п переходах, содержащие насыщенный формирующий каскад с транзисторным ключом в качестве регулирующего сопротивления утечки и согла сующий эмиттерный повторитель IJ. Выход эмиттерного повторителя подключен через дифференцирующую цепочку к базе ключевого транзистора. Такое устройство позволяет каждый приходящий импульс расширить на величину порядка 1-4 МКС. Однако оно не позволяет каждому входному импуль су производить постоянное приращение расширения независимо от частоты следования и длительности из-за использования эффекта насыщения в р-ппереходе транзистора.. .1звестен формирователь импульсов, содержащий транзисторный каскад, управляемый входным сигналом, зарядный и разрядный резисторы, концентрацион ный электрохимический диод, выходной формирующий транзисторный каскад и источник питания 2. Анод концентра ционного электрохимического диода подключен к общей точке соединения базы выходного транзистора, зарядного и разрядного резисторов, а катод - к общей шине источников питания. На выходе устройства образуется прямоугольный импульс, длительность которого равна сумме длительностей входного импульса и времени процесса рассасывания неосновных носителей в диоде. Это время пропорционально электрическому заряду, протекающему через даюд во время действия входного импульса. Таким образом, длительность выходного импульса пропорциональна дпительности входного импульса и не пропорциональна частоте следования входных импульсов. Следует отметить, что такому устройству присущи все недостатки предыдущего устройства, так как принцип работы их об1ф1й и основан на свойстве материала расширять приходящие импульсы в насыщенном р-ппереходе. Устройство не позволяет расширять каждый приходящий импульс от единиц в кpoceкyнд до нескольких сотен микросекунд, а также давать каждому приходящему импульсу постоянное приращение расширения независимо от частоты следования и длительности входных импульсов.

Известен также расширитель импульсов, содержащий согласованную линию задержки с отводами, конденсаторы, диодно-емкостные расширители с эмиттерными повторителями и разделительные резисторы ЗК Входы эмиттерных повторителей подключены к отводам линии задержки, а конденсаторы соединены параллельно один с другим и с нагрузкой через разделительные резисторы. В этом устройстве коэффициент передачи расширителя масс зависит от длительности входного импульса. Однако этот расширитель Импульсов обладает вышеперечисленными недостатками устройств, использующих эффект насыщения р-п-перехода и получения расширения за счет медленного рассасывания неосновных носителей в материале диода.

Кроме TorOf использование в устройстве диодно-емкостного расширителя, в котором величина заряда емкости зависит от частоты следования и длительности входных импульсов, приводит к зависимости длительности расширенных выходных импульсов также от частоты следования и длительности входных импульсов, то есть такая схема тоже не обеспечивает постоянного приращения расширения к длительности входного сигнала независимо от частоты следования и длительности последних. Так как в этой схеме основная величина расширения длительности импульсов получается за счет того, что постоянная времени цепи заряда емкости диодно-емкостного расширителя во много раз меньше постоянной времени цепи разряда, то, следовательно, величины приращения расширения длительности к входному сигналу будет зависеть от частоты следования их.

Известно большое количество расширителей импульсов, которые формируют импульсы постоянной длительности, независимо от длительности .входных импульсов с малым временем восстановления или позволяют полу:Чать высокую линейность коэффициента расишрения в широком диапазоне длительностей выходных импульсов 4 Однако, с помощью этих устройств нево;ёможно получить расширение кг1ждого приходящего импульса без пропуска, когда на вход устройства поступает нерегулярная последовательность импульсов, так как в качестве расширяющего элемента в основном используются релаксационные генератоны, которые обладают хотя и малым, но конечным временем восстановления .

Поэтому расширители импульсов, принцип работы которых основан на

ггспользовании релаксационных генераторов, не позволяют получать постоянное приращение расширения к длительности каждого входного сигнала независимо от частоты следования и длительности последних.

Наиболее близким к предлагаемому является расширитель импульсов, содержащий согласованные последовательно включенные п линии задержки, усилители 5. К положительным качествам этого устройства следует отнести, что оно расширяет каждый приходящий импульс без пропуска, причем величина расширения определяется длиной линии задержки.

Однако это устройство не позволяет каждому входному импульсу производить постоянное приращение расширения независимо от частоты следования и длительности его. Зависимость величины расширения от длительности входного сигнала определяется тем, что на вход линии задержки могут поступать импульсы различной длительности, в то время как полоса пропускания линии задержки постоянная.

Чем короче по длительности подается импульс на вход линии задержки, тем она должна иметь более широкую полосу пропускания для неискаженной его передачи. Поэтому величина искажения, вносимая линией задержки, при подаче на ее вход импульсного сигнала, зависит от его длительности. Следовательно, чем короче по длительности подается сигнал-импульс на вход устройства, тем он будет иметь большую величину приращения расширения относительно входного сигнала. Кроме того, величина расширения входных импульсов в этом устройстве также зависит от частоты следования их.

Целью изобретения является получение постоянного приращения расширения каждому приходящему импульсу независимо от частоты следования и длительности входных импульсов..

С этой целью в устройство, содержащее согласованные последовательно включенные п линий задержки, усилители, введены дифференцирующая цепь, диодный элемент ИЛИ, резисторы,диод, при этом вход устройства соединен через дифференцирующую цепь, подключенную к источнику питания, с базой транзисторов первого усилителя, а через последовательно соединенные диод и резистор с базой транзистора второго усилителя, причем коллектор транзистора первого усилителя подключен через резистор к общей шине и к входу п последовательно включенных согласованных линий задержки, отводы которых через диодный элемент ИЛИ и резистор соединены с базой транзистора второго усилителя, подключенной через резистор к общей шине, а коллектор транзистора яторого усилителя подключен через резистор к шине источника питания, эфиттер транзистора первого усилителя подключен к шине источника питания, а второго к общей шине.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг.2приведены временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит согласованные последовательно включенные п линий задержки 1-1 - 1-п, усилители 2 и 3 дифференцирующую цепь, состоящую из конденсатора 4 и резистора 5, диодный элемент ИЛИ б, резисторы 7-12 и диод 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при включении напряжения питания и отсутствии зондирующих импульсов на входе устройства усилители на транзисторах 2 и 3 практически не потребляют ток от источника питания, так как базы транзисторов имеют нулевой потенциал относительно эмиттеров. Поэтому устройство потребляет ток от источника питания только на время прохождения импульсного сигнала.

Первый приходящий зондирующий импульс на вход устройства (см.фиг.2а) поступает на дифференцирующую цепь 4, 5с выхода которой снимаемые дифференцированные разнополярные импульсы (см. фиг. 26) воздействуют на базу транзистора 2. Транзистор 2 входного усилителя в исходном состоянии закрыт и имеет п-р-п проводимость. Поэтому на первый во времени отрицательный импульс, образованный от переднего фронта зондирующего сигнала, усилитель не реагирует и еще больще закрывается. С приходом второго разнополярного импульса положительной полярности, полученного от заднего фронта зондирующего сигнала, усилитель открывается, усиливает входной импульс и изменяет его полярность на противоположную (см. фиг. 2в). Следует отметить, что с выхода усилителя 2 снимаются импульсы нормированной длительности, длительность которых не зависит от длительности входных импульсов. С BfJXOда усилителя 2 импульсы отрицательной полярности поступают на вход п последовательно соединенных линий задержек, с отводов звеньев снимают задержанные импульсы, которые суммируются во времени на общей нагрузке 11 элемента ИЛИ (см. фиг. 2г). Чтобы произвести качественное суммирование без провала в длительности выходного импульса, следует подключать диоды элемента ИЛИ к таким отводам линии задержки, чтобы длительность минимсшьного входного сигна а

была больше, чем задержка между соседними отводами линии задержки.

Кроме того, зондирующие импульсы непосредственно поступают для суммирования во времени на нагрузку 11 5 элемента ИЛИ через диод 13 и второй ограничивающий резистор 10. Ограничивающие резисторы 9 и 10 необходимы для выравнивания амплитуд, поступающих на базу транзистора 3 оконечного усилителя. Так как входной сигнал поступает непосредственно на базу транзистора 3, в то время как расширенный импульс поступает с затуханием по амплитуде, полученный после

C прохождения его через линии защержки, то для качественного усиления обоих сигналов необходимо предварительно выравнять их амплитуды. С коллектора транзистора 3 получают расширенный выходной импульс, причем величина расширения определяется длиной линии задержки. Выходные расширенные импульсы подчиняются зависимости

25

X

Иа9 абх ,

7

где - длительность входного импульса;iuQ величина задержки одной

линии задержки;

п - количество последовательно соединенных линий задержки ;

ЛнХ величина длительности расширенного импульса с выхода устройства.

Так как длина линии задержки величина постоянная, то вышеприведенную формулу можно записать иначе

г

u.5wx f-upac

так как n-t. ирас

г

где Д аркьг- постоянная величина приращения к длительности импульса.

В предлагаемом расширителе импульсов величина расширения зависит от длины линии задержки и может иметь величину от единиц до нескольких сотен микросекунд.

Формула изобретения

55

Расширитель импульсов, содержащий согласованные последовательно включенные п линий задержки, усилиTtVnH, отличающийся тем,

м .о, с целью получения постоянного П).:нра1цения расширения каждому приход 1:.;-ему импулъсу независимо от частоты следования и длительности входных импульсов, в него введены диф.ференцирующая цепь, диодный элемент

ИЛИ, резисторы, диод, при этом вход устройства соединен через дифференцирующую цепь, подключенную к источнику пита«ияг с базой транзисторов первого усилителя, а через последовательно соединенные диод и резистор с базой транзистора второго усилителя, причем коллектор транзистора первого усилителя подключен через резистор к общей шине и к входу п последовательно включенных согласованных линий задержкир отводы которых через диодный элемент ИЛИ и резистор соединены с базой транзистору второго усилителя, подключенной через резистор к общей шине, а коллектор транзистора второго усилител.я

подключен через резистор к шине источника питания, эмиттер транзистора первого усилителя подключен к шине источника питания, а второго к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 265185, кл. Н 03 К 5/04, 04.03.68.

2.Авторское свидетельство СССР

337918, кл. Н 03 К 3/40, 16.11.70.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 509989, кл. Н 03 К 5/04, 24.07.74.

4.Авторское свидетельство СССР И 341152, кл. Н.ОЗ К 5/04, 12..10.70.

5.Патент Англии 1095386, кл. Н 3 V, 20.12.67 (прототип).