Формирователь импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/01 

1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к формирователям импульсов, обеспечивающих быстрое переключение высоких напряжений на емкостной нагрузке. Формирователь может 5 быть применен для возбуждения электрооптических кристаллов в устройствах преобразования изображений и в модуляторах света, для возбуждения пьезоэлектрических кристаллов., для переключи чения ускоряющих напряжений на электронно-лучевых трубках.

Известен каскадный формирователь импульсов на емкостной нагрузке, содержащий две многокаскадные цепи на 15 транзисторах, резистивно-емкостные базовые делители, диоды, входной трансформатор, емкостную нагрузку, источник питания, диодно-резистивно-емкост ные цепи восстановления заряда кон- 20 денсаторов i .

Такой формирователь работает оптимально при фор 1ировании на емкостной нагрузке импульсов с крутыми фронтами, но только на не большой емкости нагрузки {Си - ЮОпф) и при малой длительности входных импульсов, соизмеримой с длительность процессов восстановления управляющих свойств коммутирующих приборов.30

При увеличении емкости нагрузки значительно возрастает длительность фронта, так как по мере заряда конденсатора переключающие тразисторы выходят из состояния насыщения, а при увеличении длительности импульсов и уменьшении скважности значительно возрастает потребление энергии от высоковольтного источника.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является формирователь импульсов, обеспечивающий периодическое подключение емкостной нагрузки к источнику питания и содержащий зарядный переключающий транзистор, включенный последовательно с нагрузкой и источником высокого напряжения и разрядный переключающий транзистор, включенный параллельно этой нагрузке. Управляющий электрод зарядного переключающего транзистора подсоединен к делителю напряжения, состоящему из разрядного транзистора и резистора, подключенного к источнику высокого напряжения

2.

Недостатки известного формирователя импульсов заключаются в большой длительности фронта выходных импульсов, а также в том, что при большой длительности и большой крутизне выходных импульсов на емкостной нагруз ке более 100 пФ формирователь потребляет значительное количество энер гии от источника высокого напряжения определяемое сопротивлением резистора в базе зарядного транзистора. Цель изобретения - уменьшить длительность фронта выходных импульсов и энергопотребление формирователя. Это достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий после довательно соединенные источник высокого напряжения, зарядный ключ на транзисторе и конденсатор, а также разрядный ключ на транзисторе и диод, соединенные последовательно и подключенные параллельно конденсатору, источник выходного сигнала, чере .резистор соединенный с базой транзистора разрядного ключа, введены формирователь коротких импульсов,под ключенный к источнику входного сигна ла, диод, включенный между выходом формирователя коротких импульсов и базой транзистора разрядного ключа, и усилитель импульсов на транзисторе с трансформатором в коллекторной цеп причем вход усилителя импульсов соединен с источником входного сигнала а выходная обмотка трансформатора с базой и эмиттером транзистора заря ного ключа. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема формирователя импульсов; на фиг. 2 - временная диаграмма переходных процессов. Формирователь импульсов содержит зарядный ключ на транзисторе 1, включенный последовательно с конденсатором 2, разрядный ключ на транзисторе 3, включенный через диод 4 параллельно конденсатору 2. База транзистора 1 подключена через резис тор 5 к источнику 6 высокого напряжения. С целью кратковременного полного открывания транзистора 1 между базой и эмиттером его дополнительно включена выходная обмотка импульсного трансформатора 7. Первичная обмот ка импульсного трансформатора 7 вклю чена в коллекторную цепь усилителя импульсов на транзисторе 8. Вазы транзисторов 8 и 3 через ограничиваю щие резисторы 9,10 подключены к источнику 11 входных сигналов.Для крат временного полного открывания транзистора 3 к базе его через разделительный диод 12 подключен формирователь 13 коротких импульсов. Формирователь импульсов работает следующим образом. В исходном состоянии оба транзист ра 1 и 3 закрыты и конденсатор 2 заряжен до полного напряжения источника б. При поступлении от источника 11 импульса положительной полярности транзистор 3 открывается и конденсатор 2 разряжается, по окончании вход ного импульса транзистор 3 закрывается и конденсатор 2 заряжается от источника 6. Усилитель импульсов на транзисторе 8 и трансформаторе 7 вырабатывает короткий импульс во время заднего фронта входного импульса, транзистор 1 доводится до насыщенного состояния и конденсатор 2 заряжается с максимальной скоростью. Формирователь 13 вырабатывает короткие импульсы во время переднего фронта входных импульсов, приводит транзистор 3 в состояние насыщения и ускоряет разряд конденсатора 2. Во избежание сквозного тока через транзисторы 1 и 3 короткие импульсы формируются короче входных, и к моменту открывания одного из транзисторов другой выведен из состояния насыщения. В период времени от источника 11 поступает положительный импульс U|j,j . В моменты t. - t.jTpaH3HCTOp 3 открывается до состояния насыщения базовым током Is, величина которого определяется суммарным действием источника 11.и формирователя 13. В период t2 t транзистор 3 выводится из состояния насыщения, но поддерживается в открытом состоянии базовым током от источника 11. В период полностью открыт транзистор 1, базовый ток которого на время заряда конденсатора .2 обеспечивается усилителем импульсов на транзисторе 3 с трансформатором 7. Таким образом обеспечивается наибольшая крутизна фронтов выходных импульсов и обеспечивается заряд конденсатора до полного напряжения высоковольтного источника. Так как в данном формирователе сопротивление резистора 5 не определяет скорость заряда конденсатора 2, то сопротивление его выбрано большим и равным 0,1сопротивления закрытого транзистора 3. Поэтому энергопотребление формирователя от источника б высокого напряжения минимально и определяется затратами на перезаряд конденсатора. Данный формирователь использован в электронных узлах макета микроспектросенситометра-резольвометра, созданного для измерения характеристик оптически управляемого транспоранта на основе электрооптических фотографичеких сред, что позволит повысить быстродействие и экономичность макета. Формула изобретения Формирователь импульсов, содержащий последовательно соединенные источник высокого напряжения, зарядный ключ на транзисторе и конденсатор, а также разрядный ключ на транзисторе и диод, соединенные последовательно и подключенные параллельно конденсатору, источник входного сигнала, через резистор, соединенный с базой транзистора разрядного ключа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длительности фронта выходных импульсов и энергопотребления формирователя, в него введены формирователь коротких импульсов, подключенный к источнику входного сигнала,. диод, включенный между выходом формирователя коротких импульсов и базой транзистора разрядного ключа, и усилитель импульсов на транзисторе г

трансформатором в коллекторной цепи, причем вход усилителя импульсов соединен с источником входного сигнала, а выходная обмотка трансформатора - с базой и эмиттером транзистора зарядного ключа.,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР -# 492033, кл. Н 03 К 5/02, ОЗЛ7.72.

2.Патент ФРГ № 2351128,

кл. Н 03 К 17/04, 20.05.76 (прототип)