Формирователь импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов, амплитуда кото рых превышает напряжение источника питания. Известен фбрмирователь импульсов, содержащий входной транзистор и цепь умножения, состоящую из И последовательно включенных ячеек, каждая из которых содержит транзистор, конденсатор и диод 1 В данном формирователе амплитуда выходного импульса не более, чем в VI +1 раз превышает напряжение, питающее формирователь. Известен формирователь который содержиг входной транзистор и П ячеек, в каждую из которых | входит конденсатор диод, резисторы , а также .ключевой и управляющий транзисторы. При этом эмит тер входного транзистора подключен непосредственно к заземленному полюсу ис точника питания, а коллектор через заряжающий резистор соединен с незаземленным полюсом источника питания, В каж- цой из. и ячеек, кроме первой,- первая и вторая обкладки конденсатора подключены соответственно через диод к первой обкладке конденсатора и непосредственно к коллектору ключевого транзистора, входящих в предшествующую ячейку. Первая и вторая обкладки конденсатора, входящеего в первую ячейку, соответственно поа4 ключены через диод к незаземленному полюсу источника питания и непосредственно к коллектору входного транзистора. Коллектор управляюще го транзистора каждой, кроме первой, ячейки подключен к базе ключевого транзистора этой же ячейки. Эмиттер каждого такого управляющего транзистора соединен с первой обкладкой конденсатора предшествующей ячейки, , Коллектор управляющего транзистора, входящего в первую ячейку, подключен через резистор к базе ключевого транзистора этой же ячейки. Эмиттер управляющего транзистора, входящего в первую ячейку, соединен непосредственно с незаземленным полюсом источника питания. 38 База управляющего гранзисгора кажаой из h ячеек, входящих в формирователь импульсов, подключена через шунтирующий резистор к эмиттеру того же транзистора и через базовый резистор ко второй обкладке конденсатора, входящего в ту же ячейку. Эмиттер ключевосо тран- зистора каждой из И ячеек подключен к эмиттеру входного транзистора, входящего в ту же ячейку. А коллектор каждого ключевого транзистора через ограничиваю щий резистор подключен к первой обкладк конденсатора той же ячейки . Данный формирователь имеет недостаточный КПД. Целью изобретения является увеличени КПД. Указанная цель достигается тем, что в формирователе импульсов, содержащем два выходных транзистора с базовыми резисторами и диод, а также И ячеек, в каждую из которых входят ключевой, зарядный и управляющий транзисторы, два диода, конденсатор и резисторы, причем эмиттеры первого выходного и всех ключевых транзисторов подключены к шине нулевого потенциала, амйттер каждого, кроме последнего, зарядного транзистора через конденсатор соединен с первым диодом той же ячейки и с коллектором зарядного и эмиттером управляющего транзисторов последующей ячейки, эмиттер последнего транзистора через конденсатор подсоединен к первому диоду той же ячей ки, а также к коллектору- и базовому резистору второго выходного транзистора, эмиттер которого через диод, а база непосредственно подключены к коллектору первого транзистора, коллектор зарядного и эмиттер управляющего транзисторов пер вой ячейки соединены с шиной питания, другой вывод первого диода каждой ячейки подключен к коллектору зарядного тран зистора той же ячейки, а базовый резистор ключевого транзистора каждой ячейки подключен к коллектору управляющего транзистора предыдущей ячейки, в каждой ячейке базовый резистор управляющего транзистора подключен к базе зарядного и коллектору ключевого транзисторов, вто рой диод включен между базой зарядного транзистораи точкой соединения его г эмиттера с обкладкой конденсатора, другая обкладка которого через резистор сое динена с базой этого же транзистора, при этом базовый резистор первого выход ного транзистора подключен к коллектору управляющего транзистора предпоследней ячейки. 2 На чертеж.е приведена принципиальная схема формирователя. Он содержит ячейки 1 - 1 „ц , в которые входят ключевые 2 зарядные 3 и 3) и управл-яющие 4/( - 4п-/ транзисторы первые 5,- 5 и вторые 6и , диоды, конденсаторы 7y, и резисторы 8 lO f1Оу . Кроме того, в формирователь входят первый 11 и второй 12 выходные транзисторы, диод и резисторы 14 и 15. При этом эмиттеры транзистора 11 и каждого ключевого транзистора 2.- 2. подключены к шине нулевого потенциала. Эмиттер каждого, кроме последнего, зарядного транзистора через конденсатор соединен с первым диодом той же ячейки, а также с коллектором зарядного S L-ft; и с эмиттером управляющего 4.-) транзистора, входящих в последующую ячейку. Эмиттер последнего зарядного транзистора 3 у через конденсатор 7 подсоединен к первому диоду 5 | той же последней ячейки. Кроме того, он подключен к коллектору транзистора 12 и к базовому резистору 14 этого транзистора. Эмиттер транзистора 12 через дирц 13, а база непосредственно подключены к коллектору транзистора 11. Коллектор транзистора 3 и эмиттер транзистора 4 первой ячейки соединены с шиной питания 4. Другой вьгоод первого диода каждой ячейки подключен к коллектору зарядного транзистора той же ячейки, а базовый резистор ключевого транзистора каждой ячейки подключен-к коллектору транзистора предыдущей ячейки. В каждой, кроме последней, ячейке базовый резистор 8 транзистора 4 подключен к базе транзистора и к коллектору транзистора 2 той же ячейки. Второй диод в каждой ячейке включен между базой транзистора 3 той же ячейки и точкой соединения его эмиттера с обкладкой конденсатора 7 , другая обкладка которого через резистор 9 соединена с базой этого же транзистора. При этом базовый резистор 15 транзистора 11 подключен к коллектору транзистора 4, предпоследней ячейки. Работает предлагаемый формирователь импульсов следующим образом. При наличии на базе транзистора 2 псхложительного потенциала он открыт и насыщен. В результате этого закрыт транзистор 3„ открыт и насыщен транзистор 4 -I . Последний поддерживает открытым и насыщенным транзистор , который, в свою очередь, нодцерживает закрытым транзистор и насыщенным транзистор При этом остальные транзисторы 2, 4 и транзистор 11 насыщены, а остал ные транзисторы 3 и транзист.рр 12 закрыты. Потенциал на эмиттере транзистора 12, т. е. на выходе формирователя импульсов, поддерживается близким к О, а каждый конаенсатор 7 заряжен до напряжения, близкого к напряжению Е ис точника питания. При поступлении на базу транзистора 2 управляющего сигнала (нулевого потенциала) этот транзистор закрывается и потенциал базы транзистора 3 повышается, что приводит к открыванию тран зистора 3. При этом потенциал катодо всех диодов 5 становится близок к 2Е, если выполняется соотношение (1) п где С и R - емкость и сопротивление элементов устройства со ответственно; - коэффициент передачи то транзистором при включ нии его по схеме с общим эмиттером. Транзисторы 4. и закрываются, U потенциал базы транзистора 3 начинает повышаться, что приводит к открыьанию транзистора 3-2 . При этом потен 9-2 10-3 В.з ., . Рассуждая подобным образом, .получаем, что амплитуда импульсов на коллекто ре транзистора 12 блиакч к Е 2 , если при всех j таких, что1 и выполняется условие (3) и . 1-1 V I Т у VГ J -.jn 3- 1(М очпЬ-З VjNo4J4.)B,,.,,5 Ко., (). ) При этом амплитуда импульсов на нагрузке также близка к Е 2 если выполняется условие (4) Следует отметить, что если скважность выходных импульсов достаточно мала, так что в промежутках между импульсами конденсаторы эазряжаются лишь незначительно, то формирователь может функционировать описанным образом даже если условие (За) не выполняется. На основании приведенных соотношений можно получить, что во время подачи на нагрузку Рц импульса амплитудой Е 2 мощность, рассеиваемая в формирователе, составляет ( - ъ мощность, выделяемая в нагрузке при напряжении на ней, равном Е 2 . В промежутках между выходными импуль,сами в рассматриваемом формирователе импульсов рассеивается мощность 25 Г в. J(ЛQQ-t)Ъ гп f I. w f 2. Из последнего выражения видно, что если обеспечить В,В (чего можно достичь, например, за счет того, что в качестве второго выходного транзистора и использовать составной транзистор), то Т8о а г На основании выражений (5) и (6) учаем для КПД формирователя следуюсоотношение:«и Л Q - скважность выходных импульсов формирователя.