Генератор прямоугольных импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K3/28 

(54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к средствам связи и может быть использовано при посгроении задающих генераторов стрючных разверток видеоконтрольных усгройсгв. В качестве задающих генераторов могуг применяться генераторы прямоугольных импульсов, построенные по схеме автоколебатель ного мультивибратора на операционном усилигеле. Эти генераторы управляются синхронизирующим сигналом. Известен генератор прямоугольных импульсов, содержащий операциониый усилитель меж ду инвертирующим входом которого и общей шиной включен конденсатор, а выход усилител соединен с тем же входом через резистор, неинвертирующий же вход соединен с выходом резистивного делителя напряжения, включенного входом к выходу усилителя. Геиератор может работать в синхронизированиом режиме, осуществляемом подачей, например, на неинвертирующий вход усилителя внещнего синхронизирующего сигнала 1 1 Недостатком зтого генератора является различие часгот автоколебаний и внещнего синхронизирующего сигнала. Величина различия частот может составлять до 20-30% от частоты автоколебаний. Генератор функщ онирует в режиме сравнения напряжений на конденсаторе, подключенном к инвертирующему входу, и на выходе делителя напряжения, соединенном с неинвертирующим входом усилителя. Его синхронизированный запуск производится в моменты времени, когда напряжение на конденсаторе во время второй полуволны импульсного выходного напряжения еще не достигло уровня напряжения на выходе делителя. Поэтому генератор синхронизируется ищь на частотах, больщих частоты автоколебаний, что и определяет его недостаток. Причем между нижней частотой диапазона синхронизации и частотой автоколебаний устанавливается определенный запас частот на случай увеличения последней до величин, при которых генератор уже не будет управляться. Величина запаса зависит от нестабильносги частоты автоколебаний, которая обусловлена изменениями размаха выходного напряжения и параметров элементов (конденсатора, делителя выходного напряжения, 37 входного и выходного сопротивления усилителя) Нестабильность размаха выходного напряжения, .подаваемого через делиге.и. и резисгор соответственно к HeKHBepTHpyromeNrj и инвертирующему входам; и параметров элеменгав изменяют напряжения сравнения по входам усилителя, меняя тем самым частоту авгоколобаний. Очевидно, что при гаком построении генерат ра единственным средсгвом желаемого приближения частоты автоколебаний к частоте синхронизирующего сигнала является увеличение сга&1пьности частоты автоколебаний. Для этого в генераторе на выходе операционного усилителя установлен параметрический стабилизатор в виде последовательно соединенных сгабили грона и диода, что повысило стабильность напряжений сравнения на входах операционного усилителя.Это является частичной мерой и не решает в целом задачи, так как не устраняет все дестабилизирующие факторы. Известен генератор прямоугольных импульсов, соедржащий операционный усилитель, между инвертирующим входом когорого и общей шиной включен конденсатор, а выход усилителя соединен с тем же входом через резистор, неинвертирующий же вход соединен с выходом резистивного делителя напряжения. На неинвертирующий вход усилителя через разделительный конденсатор подан сигнал внешней синхронизации 2. Недостатком генератора является большое расхождение частот автоколебаний синхронизации. Цепью изобретения является повышение точности синхронизации. Для достижения указанной цели в генератор прямоугольных импульсов, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к выходу и через конденсатор к общей шине, а неннвергирующий вход - к средней точке резистивного делителя, один вывод которого подклю чен к общей шине, введен транзистор,, второй резистор и диод, причем база транзистора подключена к общей шине, коллектор - к инвертирующему входу операционного усилителя, эмитгер соединен с входом синхронизации и че рез второй резистор подключен ко второму вы воду резисгивного делителя и аноду диода, катод когорого соединен с выходом операционно усилителя. На фиг. 1 представлена принципиальная схема генератора; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках. Генератор прямоугольных импульсов содержит операционный усилитель 1, между инверти рующим входом когорого и обтцей шиной вкл чен конденсагор 2, а выход усилителя соединен с тем же входом через резисгор 3. Неинвертируюции вход усилителя соединен с выходом резистивного делителя 4 напряжения. Резистивный делитель 4 подключен к выходу операционного усилителя через диод 5, при этом к точке соединения диода 5 с делителем 4 через резисгор 6 подан сигнал с импульсного усилителя 7 на полевом транзисторе, в цепь затвора когорого включена неуправляемая схема фиксации уровня сигнала, на вход которой подан синхронизирую1ЦИЙ сигнал. Параллельно конденсатору 2 включено транзисторное разрядное устройство 8, на вход управления которого подан сигнал с импульсного усилителя 7. Неуправляемая схема фиксации может быть выполнена на конденсаторе 9 и диоде 10. Транзисгорное разрядное устройство выполнено по схеме с общей базой. Импульсный усилитель на транзисторе собран по схеме с общим истоком. Генератор прсямоугольных чмпупьсоъ работает следующим образом. При отсутствии синхронизации генератор вырабатывает двухполярные прямоугольные импульсы (фиг. 2а). На делителе 4 имеются импульсы с ролярностью, зависящей от направления включения диода 5 (фиг. 2 б). С импульсного усилителя на разрядное устройство 8 и делитель 4 подается сигнал с нулевым потенциалом. При этом разрядное устройство закрыто. Импульсный усилитель 7 и разрядное устройство не влияют на параметры выходных импульсов генератора. С подачей сигналов синхронизации (фиг. 2в) через конденсатор 9 с выхода импульсного усилителя снимается импульсное напряжение с нулевой постоянной составляющей. Перепад этого напряжения, совпадающий по фазе с передним фронтом сигнала синхронизации через резисгор 6 и делитель 4 прикладывается к неинвертирующему входу усилителя и производит синхрони-зированный запуск генератора. На выходе усилителя 1 формируется импульс (фиг. 2д) такой же полярности (фиг. 2г), как и на выходе импульсного усилителя. Конденсатор 2 заряжается через резистор 3 током с выхода усилителя. В момент достижения напряжения (фиг. 2ж) на конденсаторе 2, равного напряжению с выхода делителя, усилитель опрокидывается в инверсное состояние. Такой же полярности, как и на выходе усилителя 1, сигнал с импульсного усилителя включает разрядное устройство и прикладывается к неинвертирующему входу. Напряжение на конденсаторе 2 быстро уменьшается до уровня, близкого к нулевому. Его величина с момента включения разрядного устройства сигналом с выхода импульсного усилителя не может превысить значения напряжения (фиг. 2к) на нейнвертирующем входе усилителя. чго соогвегсгвует ждущему режиму работы ге рагора. Следовательно, вторая пол.уволна выходаог напряжения будет сохраняться до тех пор, пок на генератор не поступит следующий синхрони зирующий сигнал. При поступлении его Щ1кл снова повторяется. Таким образом, подключением резистивного делителя к выходу операционного усилителя через диод и подачей сигнала с импульсного усилителя на полевом транзисторе, на входе которого включена неуправляемая схема фиксации, на делитель и на управляю1ций вход разрядного усгройства, включенного параллельно конденсатору 2, осуществляется при синхро низации перевод генератора из автоколебательного в ждущий режим. Это обеспечило его син хронизацию в широком диапазоне частот с управлением «а частотах, не только больших, но и меньших частоты автоколебаний. Наиболе важным следствием является возможность сближения частоты автоколебаний с частотой сигнала синхронизации вплоть до их равенства Подведение сигнала с импульсного усилител через резистор к делителю дало возможность сформировать такое управляющее напряжение для разрядного устройства, при котором длительность первой полуволны выходного напряжения генератора остается неизменной при синхронизации, ее отсутствии и регулировке частоты автоколебаний, «гто необходимо для большинства генераторов подобного типа. Положительным свойством транзисторного разрядного устройства, собранного по схеме с общей базой, является малый ток утечки в закрытом состоянии транзистора, что важно для генераторов с большим сопротивлением резистора, соединяющего выход операционного усилителя с его инвертирующим входом или работе при высоких температурах. Построение импульсного усилителя по схеме с общим истоком обеспечивает простое согласование его входа с неуправляемой схемой фик сации уровня сигнала. В качестве операционного усилителя может бьпь использована микросхема К 1УТ402А. В разрядном устройстве и импульсном усилите могут быть применены транзисторы соответственно ГТ308Б и КПЗОЗА, работающий в режим обеднения.. Использование генератора прямоугольных импульсов в качестве задающего генератора раз вертки, работающей в режиме, зависящем от скважносга импульсов, обеспечивает защиту ее от перегрузки при снятии сигнала внешней син хронизации. Особенно важным является предохранение от выхода из строя дорогостоящих транзисторов или других элементов выходного каскада. имеющих, как правило, высокий коэффициент загрузки по обратному напряжению и мощности чго значительно влияет на надежность работы развертки. Одновременно не перегружаются имею1цие электрическую связь с разверткой тдазковольтный и высоковольтный блоки питания. Такая защита достигается путем установлеии1 частоты автоколебаний задающего генератора, равной частоте сигнала внешней синхронизации, тго стало достижимым с расширением диапазона частот синхронизации с возможностью сближения указанных частот. При эгом в автоколебательном и синхронизированном режимах работы остается постоянной скважность, и, как следствие, загрузка элементов развертки. Кроме того, сближение частоты автоколебаний с частотой сигнала внешней синхронизации и расширение диапазона сиихроиизаций дали новое качество, заключающееся в том, что генератор в процессе эксп-пуатации ие требует настройки частоты, и в нем невозможен срыв синхронизации из-за ухода частоты автоколебаний. Это свойство генератора может найти применение в необслуживаемой оператором аппаратуре, работающей, например, в космосе, в условиях радиации и др. Полезным результатом частот автоколебаний и синхронизации является также следующее. В случае кратковременных срывов синхронизации уменьшается видимость их на экране за счет малого времени воссгаиовлення синхронизации и неизменяемости размеров изображения при наличии и отсутствии синхронизации. И, наконец, повышается помехоустойчивость генератора, улучшающая качество воспроизводимых изображений на экране вндеоконтрольного устройства. Формула изобретен и.;Я Генератор прямоугольных импульсов, содер жащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к выходу и через конденсатор к общей шине, а неинвертируюший вход - к средней точке резисгивиого делителя, одни вывод которого подключен к общей шине, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности синхронизации, в него введен транзистор, второй резистор и диод, причем база транзистора подключена к обшей шине, коллектор инвертирующему входу операционного усилителя, ЭМИггер.соединен с входом синхронизации и через второй рюзисгор подключен ко вто1Х му

вьгёоду резисгивного делителя и аноду диода, катод которого соединен с выходом операвдонного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

785958

8

1974, с. 175 (прототип).

Фиг.1