Генератор импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K3/284 

(54) ГЕНЕРАТОР даШУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к импульС--. ной технике, в частности к устройствам формиройания прямоугольных импульсов и устройствам регулируемой задержки, и может быть использовано в различной радиоэлектронной аппаратуре.

Известны различные схемы ждущих мультивибраторов с регулируемой длительность импульсов. Наиболее простыми и широко применяемыми из них являются генераторы-мультивибраторы с коллекторно-базовыми связями на двух транзисторах одного типа проводимости. Где длительность формируемых импульсов регулируется изменением величины базового резистора или величины ,напряжения базового смещения 1 .

.Недостаток таких генераторов невозможность регулирования длительности импульсов в широких пределах вследствие значительного изменения степени насыщения транзисторов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор импульсов или ждуншй мультивибратор, выполненный на двух транзисторах одного типа проводимости и содеркагщй дополнительный транзистор другого типа проводимости, слу-, ка11ий для увеличения длительности импульсов за счет изменения уровня напряжения на времязадающем конден10саторе, при котором происходит обратное опрокидывание мультивибратора 2.

Однако известный ждущий мультивибратор имеет сравнительно неболь15шой коэффициент перекрытия длительности импульсов, так как для регулирования длительности формируемых импульсов используется только часть диапазона изменения напряжения на

20 времязадающем конденсаторе в процессе его перезарядки во время квазиустрйчивого состояния мультивибратора (после смены полярности напряжения на конденсаторе, когда напряжение на нем относительно общей шины имеет ту же полярность, что и ис точник коллекторного питания). Кроме того, с выходов известного ждущего мультивибратора снимаются импульсы только одной полярности относительно общей рины. Цель изобретения - расиирение диа пазона регулировки длительности импульсов и расширение функциональных возможностей пу.тем формирования импульсов другой полярности относитель но общей шины с улучгаенной формой и малым выходным сопротивлением. , Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов, жащий источник опорного напряжения, ждущий мультивибратор на первом и втором транзисторах с емкостными кол лекторно-базовыми связями и третьим транзистором в одной из них, база третьего транзистора подключена к средней точке резистивного делителя, одно плечо которого подключено к кол I лектору, а другое - к эмиттеру пер,вого транзистора, введен четвертый транзистор, диод, два резистора и дв стабилитрона, причем эмиттер иерво го транзистора подключен к общей пшн через диод; к базе первого транзисто ра через первый резистор и непосредственно - к коллектору четвертого транзистора, база которого через последовательно включенные стабилитроны подсоединена к коллектору первого транзистора, и через второй резис тор к эмиттеру четвертого транзистора и источнику опорного напряжения. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсов. Генератор импульсов содержит жду рдай мультивибратор с коллекторно-баг 13ОВЫМИ связями, выполненный на двух основных транзисторах и 2 р-п-р типа проводимости и двух дополнитель ных транзисторах 3 (того же типа проводимости) и транзисторе 4 (п-р-п типа проводимости). Питание схемы осуществляется от источника 5 коллекторного питания (отрицательного напряжения) и опорного источника 6 (положительного напряжения). Запуск мультивибратора осуществля ется подачей положительных импульсов в базу нормально открытого тран95 4 зистора 2. Времязадающая цепь об.разована конденсатором 7 и генератором тока, выполненным на полевом транзисторе с управляющим переходом с р-каналом 8 и резисторе 9. Резисторы 10 и 11 является коллекторными нагрузками соответственно транзисторов 1 и 2. Резистивный делитель, состоящий из потенциометра 12 и резистора 13, подсоединен к коллекторам транзисторов :2 и 3. Параллельно конденсатору 7 подключена цепочка транзистора 1, соединенная с общей шиной соответственно через диоды 16 и 17, а коллектор транзистора 2 с базой транзистора 3 через стабилитроны 18 и 19t Связь с коллектора транзистора 2 на базу транзистора . 1 осуществляется через параллельно соединенные резистор 20 и конденсатор 21. Запирающее напряжение на базу транзистора подается через резистор 22. В исходном состоянии транзистор 1 заперт положительным напряжением источника 6, подаваемым через резистор 22. Транзистор 2 открыт и насыщен коллектор№1М током транзистора 4, представляющего собой эмиттерный повторига-ель, нагрузкой которого являются генератор тока на полевом транзисторе 8 и резисторе 9 и последовательная цепь, состоящая из диода 15, стабилитрона 14 и резистора 14,. При этом на конденсаторе 7 поддерживается постоянное, независимое от изменений источника 5 коллекторного питания, напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона 14 и прямому падению напряжения на диоде 15. Напряжение на коллекторе транзистора 2 относительно общей шины незначительно и равно сумме прямого падения напряжения на диоде 16 и напряжению насыщения транзистора 2. Образующаяся при этом разность потенциалов мекду коллектором транзистора 2 и эмиттером транзистора, 3, соединенного с плюсом источника 6, недостаточна для пробоя стабилитронов 18 и 19. Поэтому базовый ток транзистора 3 отсутствует и он надежно закрыт. Напряжение снимаемого с подвижного контакта резистивного делителя, подключенного к коллектору и эмиттеру насыщенного транзистора 2, незначительно (приблизительно равно прямому падению напряжения на 59 диоде 16) и мало меняется при изменении положения этого контакта. Прн этом с выхода снимается напряжение, равное прямому падению на диоде 16. При подаче запускающего импульса положительной полярности транзистор 2 выходит из насьщения и закрывается. Отрицательное напряжение на коллекторе транзистора 2 нарастает с постоянной времени, определяемой, в основном, резистором 1 и конденсатором 2I. Часть приращения этого напряжения передается на базу транзистора 4 и подзакрывает его. Одновременно действие обычной обратной связи мультивибратора вызывает увеличение напряжения на эмиттере транзистора 4. Последнее способствует еще большему закрыванию транзистора 4 и, следовательно, транзистора 2. В результате этого лавинообразно го процесса транзистор 1 открывается и насыщается, а транзисторы 2 и 4.закрьгоа1отся. При дальнейпем увеличении отрицательного напряжения на коллекторе транзистора 2 стабилитроны 18, 19 пробиваются и транзистор 3 открывается и насыщается за счет тока, текущего через стабилитроны в базу этого транзистора. Положительное напряжение от источника 6 подается на резистор 13 рези стивного делителя, на эмиттер и базу закрытого транзистора 2. При этом на выход поступает положительное напряжение от источника 6 через малое сопротивление насьпценного тра зистора 3. В начале квазиустойчивого состоя ния напряжение на эмиттере транзис- .тора 41 положительно и практически равно напряжению на конденсаторе 7 в исходном состоянии. Далее идет процесс перезаряда кон денсатора 7 от источника отрицательНого напряжения через генератор тока на транзисторе 8 и резисторе 9 и на|Сыщенный транзистор 1. При этом диод 15 устраняет 11унтирование конденсатора 7 стабилитроном 14, когда напря жение на конденсаторе становится отрицательным. Напряжение, подаваемое на базу транзистора 4, в зависимости от положения подвижного контакта потеждаометра 12 может принимать значе ния от положительного, близкого к источнику 6 опорного напрякения, до отрицательного, равного напряжению 56 на коллекторе транзистора 2 и застабилизированного относительно ийтоЧника 6 стабилитронами 18 и 19. После того, как напряжение на эмиттаре транзистора 4 станет несколько более отрицательным, чем напряжение на подвижном контакте потенциометра 12, транзистор 4 начинает открываться, А так как потенциал эмиттера транзистора 2 в этом .состоянии более положителен, чем потенциал базы транзистора 4, то ток коллектора этого транзистора поступает в базу транзистора 2 и также открывает его. Уменьшение отрицательного напряжения на коллекторе транзистора 2 еще больше открывает транзистор 4, а через обычную связь вызывает увеличение напряжения на эмиттере транзистора 4, что в свою очередь способствует еще большему открыванию транзисторов 4 и 2. В результате лавинообразного процесса транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 насьпчается. Так как отрицательное напряжение на коллекторе транзистора 2 резко уменьшается, стабилитроны 18 и 19 перестают проводить и транзистор 3 закрывается. После восстановления зарядов на. конденсаторах 7 к 21 схема возвращается в исходное состояние. Диод 17 служит для устранения положительного выброса на заднем фрон-. те и fflyльca на коллекторе транзистора 1. Таким образом, предлагаемьй генератор импульсов за счет подачи положительного напряжения от источника 6 на эмиттер транзистора 2 и на один из выводов резистивного делителя во время квазиустойчивого состояния позволяет .формировать импульсы с минимальной длительностью несколько микросекунд при значительных величинах емкости времязадающего конденсатора, учитывая, что в исходном состоянии величина базового тока транзистора 2 определяется в основном током, те1сущим от источника 5 через резистор 10, стабилитрон 14, диод 15, позволяет формировать импульсы с весьма значительной длительностью за счет использования генератора Смалой величиной тока. При этом, например, )соэффициент перекрытия длительности импульсов при величине времязадающей емкости в I мкФ достигает величины 5-10 тысяч , Наряду с формированием импульсов, снимаемых с коллекторов транзисторов 1 и 2 (выходы 23 и 24) формирует импульсы противоположной полярности с улучшенной формой и малой величиной выходного сопротивления, снимаемые с эмиттера транзистора 2 (выход 25). ЭкономическитЧ эффект достигается за счет того, что предлагаемый генератор импульсов позволяет перекрыть весьма значительный диапазон изменения длительности импульсов с использованием одной времязадающей емкости, в известных же мультивибраторах для этой цели потребуется 5 и более точных и стабильных конденсаторов, средства их коммутации и т.д. при использовании генератора импульсов в качестве формирователя импульсов фиксированной длительности установка различно длительности импульсов может производиться подбором резисторов делителя при одной фиксированной емкости, что значительно дешевле, чем установка длительности подбором времязадающег9 конденсатора. Предлагаемый генератор импульсов формирует наряду с обычными импульсами импульсы противоположной полярности с улучшенной формой и малым выходным сопротивлением, что в некоторых случаях, избавляет от необходимости формирования таких импульсов специальными каскадами и упрощает схему устройства, в котором мультивибратор используется. 58 Формула изобретения Генератор импульсов, содержарщй источник опорного напряжения, ждущий мультивибратор на первом и втором транзисторах с емкостными коллекторно-базоЁыми связями и третьим транзистором в одной из них, база третьего транзистора подключена к средней точке резистивного делителя, одно плечо которого подключено к коллектору, а другое - к эмиттеру первого транзистора, от. личающийс я тем, что, с целью расширения диапазона регулировки длительности импульсов и расширения функциональных возможностей, в него введен четвертьй транзистор, диод, два резистора и два стабилитрона, причем эмиттер первого транзистора подключен к общей шине через диод, к базе первого транзистора через первый резистор и непосредственно - к коллектору четвертого транзистора, база которого через последовательно включенные стабилитроны подсоединена к коллектору первого транзистора, и через второй резистор к эмиттеру четвертого транзистора и источнику опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Р 607329, кл. Н 03 К 3/284, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 434573, кл. Н 03 К 3/284, 1970, t+-H 1°