Формирователь импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/01 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

1

Иёобретенне относится к импульсной, технике, оно может быть использовано | в аналого-цифровых, амплитудно-импуль-сных, частотно-импульсных, время-импулйсных преобразователях и в силовых цепях быстродействующих энергетических установок.

Известны формирователи ймпулЬсов, содержащие транзист ор ный эквивалент двухбазового диода (ТЭДД), подключенный с нагрузкой к источнику питания l}.

В этом формирователе фиксация запертого состояния ТЭДД произведена так, что один или оба перехода эмиттер-базй ТЭДД шунтированы. В качестве шунтов используются пассиврые или активные двухполюсники или многополюсники. Названные шунты включены последовательно с нагрузкой, поэтому в паузах между формируемыми импульсами выходное сопротивление этих устройств определяется нагрузкой, напряжение на ней нестабильно и пропорционально ее импедансу и на-

контролируемым остаточным токам коллекторов запертого ТЭДД. Другой недостаток cocVoHT в. том, что при запирании ТЭДД крутизна фронта ограничена постоянной времени нагрузки..

Известен также формирователь импульсов, формирующий импульсы с повышенной Ътабильностью вольтсекундной площади

10 дополнительных п-р-П и р-о-р- транзистора, эмиттеры которых подключены к источнику питания, базы- к источнику коммутирующего напряжения, а коллекторы- к базе одного из транзисторов ТЭДД. К недостат15кам этого формирователя относятся использование не более половины напряжения источника питаний на нагрузке, отсутствие произвольной установки амплитуды и формы импульса.

20

Цель изобретения - повышение коэффициента использования напряжения источника питания на нагрузке и возможности шэоизвопьной установки амплитуды и

формы импульса. Для достижения поставленной цели в формирователе импульсов, содержащем транзисторный эквивалент двухбазового диода, два дополнительных транзистора разного типа проводимости, эмиттеры которых подсоединены к источнику питания, а базй - к соответствующим источникам смещения, источник коммутирующего напряжения, к выходу которого подключен один вывод конденсатора, коллекторы дополнительных транзисторов соединены с базами транзисторов той же Проводимости ТЭДД, эмиттер одного транзистора которого подключен к источнику питания, база- ко второму выводу конденсатора, а эмиттер другого - через нагрузку соединен с источником питания, а встречно-параллельно к его эмиттерно-базовому Переходу подключен диод. Кроме того, выход источника коммутирующего напряжения через конденсатор подключен к базе дополнительного транзистора той же проводимости, что и транзистор ТЭДД, эмиттером соединенный с нагрузкой.

Формирователь импульсов представлен на чертеже, где 1- источник питания; 2, 3 - входной и выходной Транзисторы ТЭДД; 4, 5 - дополнительные транзисторы разной проводимости; 6, 7 - источники смещения транзисторов 4, 5 соответственно; 8 - источник коммутирующего напряжения; 9 - нагрузка; 10 - диод.

Транзистор 2 эмиттером подключен к источнику питания 1, базой - к источнику коммутирующего напряжения 8. Транзистор 3 эмиттером подклю ен к нагрузке 9, соединенной с источником питания 1. Диод 10 подключен встречно-параллельно переходу эмиттер-база транзистора 3. Дополнительные транзисторы 4, S эмиттерами подключены к источнику питания, 1, коллекторами - к базам т| анзисторов ТЭДД той же проводимости, базами - к соответствующим источниками смещения .6, 7, соединенным с источником питания.

Кроме того, база транзистора 5 подключена к источнику коммутирующего напряжения.

Рассмотрим работу формирователя при подаче коммутирующего напряжения только на базу транзистора 2. Допустим, что в исходном состоянии ТЭДД заперт, тогда транзисторы 4, 5 насыщены, их коллекторные токи равны сумме остаточных коллекторных токов за вычетом остаточкого эмиттерного тока запертого транзистора 2 или 3 соответственно.

Запертому состоянию соответствуют выражения

I Т -И°--Т° С4 EJ ;

(1)

тН -ро -f о о

Сд

(2) 1

где I,

- коллекторные то С5 ки насБ1щенных Транзисторов 4, 5; . 1°

Т т°

- остаточные ,

Нетрудно показать, что остаточное напряжение на нагрузке в паузе между импульсами в сумме с падением напряжения на внутренйем сопротивлении формирователя во время импудьса, отнесенное к величине Е1, есть погрешность отработки амплитуды (cf) , вносимая формирователем и оцениваемая согласно выражениям

. gg satsS ./Re Rft/io .-.

U(| 9

U,o.,-.3 - iilil 5 ilLL)

.Rg

(

Lj

CT .t

.- Rscxt RqИ)

6 d,

cfg - амплитудные погрешДЕ

E ; ности формирователя по выходам с эмиттера и базы соответственно;

из формулы (2); Е. R. - напряжение и внутреннее сопротивле- ние источника питания 1;

aoft.9 satK- сопротивления насыщения транзисторов 2, . - 5;

, сопротивления нагрузки, диода 10, перехода эмиттер-база запертого транзистора 3;

и

.ц - напряжение насыще ния ТЭДД. Величины cf минимизируются выбором ранзисторов с малыми сопротивлениями 574 насыщения и малыми емкостями переходов, повышением напряжения и уменьшением внутреннего сопротивлени яг источника питания, увеличением импеданса нагрузки, Импульс источника коммутирующего напряжения 8 открывающей полярности вьюодит из насыщения транзистор 4, причем рассасывание накопленного заряда при достаточном токе импульса может увеличить крутизну фронта для запуска ТЭДД. Затем открывается транзистор 2, вызывая выкод из насыщения транзистора 5, По окончании процесса рассасыва- .ния формируется фронт насыщения ТЭДД. Далее ТЭДД остается в состоянии насыщения, если ток нагрузки превышает ток удержания ТЭДД. Очевидно, что вари ация величин токов коллекторов транзисторов 4, 5 соответствует вариации тока удержания ТЭДД. Импульс источника коммутирующего напряжения 8 запирающей полярности вызывает рассасывание накопленного заряда на ТЭДД, по оконча НИИ которого формируется фронт запирани ТЭДД. Заряд емкостей коллекторов ТЭДД и емкости нагрузки через диод 10с тре буемой крутизной фронта запирания про- -ИЗВОДИТСЯ током нагрузки 9 и транзистора 5. По окончании формирования фронта запирания транзистор 5 насыщается , формирователь возвращается в исходное состояние. Токи транзисторов 4, 5 и, -следовательно, ток нагрузки, по условию насыщения ТЭДД определяются по условию компенсации остаточных и емкостных токов коллекторов запертого ТЭДД в рабочем интервале температур и напряжений источника питания, а также и по условию обеспечения требуемой крутизны фронта запирания. Вольтсекундная площадь и 1пульса в нагрузке может определяться не только напряжением источника питания I и источником коммутирую ,щего напряжения 8, но и параметрами нагрузки {режим одновибратора ). Допустим, нагрузка имеет постоянную времени t , тогда после срабатывания ток нагрузки изменяется по экспоненциальному закону и по истечении Зт: в момент, следующий за равенством току удержания ТЭДД, вызовет самозапирание формирователя. При подаче коммутирующего напряжения на базы транзисторов 2 и 5 формирователь работает аналогично изложенному, отличие состоит в том, что токи транзисторов 4, 5 определяются только из условий компенсации суммы остаточ4ных и емкостных токов коллекторов запертого ТЭДД и помехозащищенности по входу ТЭДД. Ток транзистора 5, необходимый для реализации большой крутизы фронта запирания, формируется источником коммутирующего напряжения 8, подключаемым гальванически изолированно к базе транзистора 5, при этом уменьшаются задержки фронтов формируемого импульса на нагрузке. Компенсация действия остаточных и емкостных токов коллекторов ТЭДД оценивается уменьшением выходного сопротивления запертого формирователя не мв- яее чем в 10 раз по сравнению с прототипом, что в сочетании с-малым выходным сопротивлением открытого формирователя позволяет повысить коэффициент использования напряжения источника питания на нагрузке до 98%. Увеличено быстродействие за счет исключения инерционности стабилитронов не менее чем в 2 раза. Использование источника питания как элемента, задающего не только номинал, но и форму напряжения , изменяющегося по любому знакопостоянному закону в определенных пределах вольтсекундной гшощади формируемого импульса, расширяет функциональные возмощности формировате- ля. Высокий коэффициент использования напряжения источника питания на нагрузке позволяет применить формирователь не только в режиме микротоков, но и в силовых цепях быстродействующих энергетических установок. Ормула изобретения 1. Формирователь импульсов, содержащий транзисторный эквивалент двухбазового диода, два дополнительных транзистора разного типа проводимости, эмиттеры которых подсоединены к источнику питания, а базы - к соответствующим источникам смещения, источник коммутирующего напряжения, к выходу которого подключен один вывод конденсатора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения коэффициента использования напряжения источника питания и возможности произвольной установки амплитуды и формы импульса, коллекторы дополнительных транзисторов соединены с базами транзисторов той же проводимости транзисторного эквивалента двухбазового диода, эмиттер одного транзистора котоРОГО подключен к источнику питания, ба- Ш -ТкГвЩ Му вйййду

S Bff ajpyfSFb через нагруз соединён с йсто чником питания, а встречно пара1 - лельнб.к его 8М1иттврно- 11ф 4 е 2 Jr ходу ,ipiBK K 4eH йибд. 2/Формирователь импульсов по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что выход источника коммутирующего напряжения через конденсатор подключен к базе дополнительного транзистора той же про-

водимости, что и транзистор транзисторйого эквивалента двухбазового диода, эмиттером соединенный с нагрузкой

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

№ 428552, кл, Н 03 К 17/00, 1971.

2,Авторское свидетельство СССР № 422087, кл. Н 03 К 5/01, 1972, (прототип).

о

оW

-кь

сГ

t

о