Генератор импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K3/281 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве задающего генератора импульсов низкой частоты. 5

Известен генератор импульсов, который содержит два инвертора на биполярных транзисторах разных типов проводимости,включенные по кольцевой схеме с одной непосредственной связью, и второй связью, образованной последовательно включенными злементами хронирующей КС-цепи Щ.

При закрытых транзисторах обоих инверторов перезаряд хронирующего 15 конденсатора осуществляется через открытый в это время третий транзистор, управляемый с выхода из ийверторов. Однако один из полупериодов колебаний формируется при напряжении на хрони- 20 руюшем конденсаторе, близком к устано вившемуся значению; этим определяется сравнительно низкая стабильность частоты генератора. Другим недостатком данного устройства является ог- 25 раничение сопротивления хронирующего резистора режимом транзистора по постоянному току и, как следствие, сравнительно высокая частота генерации. Этот недостаток схемы особенно проявЗО

ляется при повышении требований к стабильности генератора в диапазоне температур и его габаритам, так как последние в этом случае определяются хронирующим конденсатором.

Известен также генератор импульсов , содержащий полевой и биполярный транзисторы, резисторы, конденсатор,

диод 2 .

Автоколебательный режим в указанном генераторе достигается выбором напряжения смещения на затворе полево го транзистора (рабочей точки) в области активной работы. При подходе снаружи к границам этой зоны в устройстве действует положительная обрат- . ная связь и происходит ее переключение во второе квазиустойчивое состояние.

Ширину активной области можно определить по формуле

uU

-R.. R Г

S.(b

область изменения напряжегде Д Uj, ния на затворе,в пределах которой схема находится в активном режиме работы напряжения питания

Eh S - крутизна переходной харак теристики полевого транзистора;р - коэффициент прямой подачи тока биполярного транзистора;Я, коллекторная нагрузка биполярного тарнзистора; Rf- - стоковая нагрузка полевого транзистора; Rg - сопротивление резистора между стоком полевого тра зистора и базой биполярного транзистора. Из анализа преведенной формулы сле дует , что практическая ширина активно области очень мала и составляет десят ки милливольт. Отсюда вытекает первый недостаток устройства; при изменении параметров элементов устройства в реальных условиях эксплуатации (при изменении напряжения питания, темпера туры окружающей среды, старении элеме тов) велика вероятность выхода рабочей точки Из области активной работы устройства и срыв генерации. Второй недостаток устройства, связанный с малой шириной области активной работы, заключается в том, что опрокидывание происходит вблизи уста новившегося значения напряжения на хронирующем конденсаторе, т.е. на по логом участке экспоненты. Этим определяется низкая стабильность частоты генератора в условиях эксплуатации. Целью изобретения является повышение эксплуатационной нгщежности и стабильности частоты генератора. Для этого в генераторе импульсову содержащем полевой и биполярный тран зисторы, эмиттер биполярного транзис тора соединен с шиной источника. питания, коллектор - с одним из выво дов коллекторного резистора и через конденсатор - с затвором полевого транзистора, который через параллель ную цепочку, состоящую из последовательно соединенных резистора и диода соединен с резистивным делителем, со диненным с общей шиной и с шиной источника питания, которая через резис тор соединена с базой биполярного и со стоком полевого транзисторов, резистор, конденсатор, исток полевого транзистора соединен с другим выводо коллекторного резистора, а через параллельно соединенные резистор и кон денсатор - с общей шиной. На чертехсе представлена принципиальная схема устройства. Между полюсом источника питания 1 и общей шиной включен делитель, состоящий из резисторов 2-3, к средней точке которого подсоединен анод.диода 4 и катод диода 5. Катод диода 4 через резистор 6, а анод диода 5 через резистор 7 соединены с резисторо 8 и конденсатором 9. Другой конец ре зистора 8 соединен с затвором полево го транзистора 10, сток которого соединен через резистор 11 с полюсом источника питания и непосредственно с базой биполярного транзистора 12. Эмиттер биполярного транзистора 12 соединен с полюсом источника питания 1, коллектор соединен с другим концом конденсатора 9 и через последовательно соединенные резисторы 13 и 14 - с общей шиной. Общая точка резисторов 13 и 14 соединена с истоком полевого транзистора 10 и через конденсатор 15 с общей шиной. Генератор импульсов работает следующим образом. При поступлении напряжения питания транзистор 10 открывается положительным напряжением, поступаницим на его затвор с делителя, состоящего из резисторов 2 и 3, диод 4 и резисторы 6 и 8. Напряжение на его стоке уменьшается и вызывает открывание транзистора 12. При этом положительный скачок напряжения, равный напряжению питания, поступает через хронирующий конденсатор 9 и резистор 8 на затвор транзистора 10, и скачок напряжения, равный части .напряжения, с некоторой задержкой поступает с общей точки резисторов 13 и 14 на исток полевого транзистора 10. Конденсатор 9 начинает заряжаться через открытый транзистор 12, последовательно соединенные резистор 7, диод 5 и делитель на резисторах 2 и 3. По мере заряда конденсатора 9 напряжение на затворе транзистора 10 уменьшается, стремясь к напряжению делителя на резисторах 2 и 3, напряжение на истоке уменьшается за счет уменьшения тока истока, стремясь к напряжению делителя на резисторах 13 и 14. Когда напряжение на переходе затвор-исток транзистора 10 достигает напряжения его отсечки, транзистор 10 закрывается и вызывает закрывание транзистора 12. Отрицательный скачок напряжения, равный напряжению питания, поступает на затвор транзистора 10, подтверждая его закрытое состояние. Напряжение на истоке скачком уменьшается практически до нуля. Конденсатор 9 начинает разряжаться через последовательно соединенные резисторы 13, 14, б, диод 4 и делитель на резисторах 2 и 3. Напряжение на затворе в процессе разряда конденсатора 9 увеличивается, и при достижении на переходе затвор-исток напряжения отсечки схема опрокидывается, в результате транзисторы 10 и 12 открываются. Далее процессы в устройстве повторяются. Значение, к которому стемится на-пряжение на затворе транзистора 10, равно напряжению делителя на резисторах 2 и 3: - ЗУ Открывание транзистора 10 происходит при напряжении на затворе U где отс напряжение отсечки полевого транзистора. Закрывание транзистора 10 происходит при напряжении на затворе Uj и„,,,, где и, - напряжение на выходе делителя на резисторах 13 и 14. Разность.между Напряжениями Uj (Uj) характеризует удаленность рабочей точки схемы от области ее активной работы и тем самым определяет диапазон взаимных перемещений рабочей точки и границ области активной работы в условиях эксплуатации (надежност функционирования схемы); крутизну экс поненциальной зависимости 1) UjCt) в точке опрокидывания схемы (стабильность частоты колебаний). Выбором номиналов сопротивлений ре зисторов 2,3 и 13,14 можно выбрать такой режим работы схемы, когда ее рабочая точка при формировании каждого из полупериодов удалена на одинаковые расстояния от области активной работы, при этом в схеме реализуется максимальная стабильность частоты. Условие опт 1мальной настройки схемы: 2(и,,.+ и,,п,р). Формула изобретения Генератор импульсов, содержащий полевой и биполярный транзисторы, эмиттер биполярного транзистора соединен с шиной источника питания, коллектор - с одним из выводов коллекторного резистора и через конденсатор - с затвором полевого транзистора, который через параллельную цепочку, состоящую из последовательно соединенных резистора и диода, соединен с резистивным делителем, соединенным с общей шиной и с шиной источника питания, которая через резистор соединена с базой биполярного и со стоком полевого транзисторов, резектор, конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и стабильности частоты, исток полевого транзистора соединен с другим выводом коллекторного резистора,а через параллельно соединенные резистор и конденсатор - с общей шиной.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании 128970J кл. Н 03 К 3/281, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 422080, кл. Н 03 К 3/281, 1974 (прототип).