Усилитель-формирователь импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/01 

(54) УСИЛИТЕЛЬ ОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импупьсно1Г технике и может быть использовано, например, в системах контроля динамических параметров интеграпьньк микросхем. Известен усипитепь-формироватепь, со держащий канап регулировки нарастания и канал регулировки спада импульсов на транзисторах типа р-п-р и n-P-Pi пере .кпючатепь полярности выходных импупьсов и-импульсные диоды, а на входе каждого канала включена регулируемая линия задержки, а коллектор транзистора первого каскада каждого канала подключен к источнику питания через переменный резистор, средний вьюод которого соединен с базой транзистора следующего каскада, а выходы каналов подключены .к ойцему Контакту переключателя полярн сти вьгходных импульсов . Недостаток устройства - ограниченность диапазона его работы. Наиболее близким техническим решением к изобретению является усилительформирователь импульсов, содержащий fV поспедоватепьно соединенных переключа- телей тока, в каждом из которых источник тока, два резистора нагрузки и коммутатор тока, два входа KOTopbtic являются соответственно первым и входами переключателя тока, а два выхода являются соответственно первым и вторым выходами переключателя тока, па- ралпельно которым подключены два по- следовательно соединенные резисторы нагрузки, о&цая точка соединения которых псдключена к третьему входу переключателя тока, выход источника тока псщкточен к третьему входу коммутатора, а вход источника тока является четвертым входом переключателей тока, которые подключены к первой шине аналогового управления .- . Недостатком устройства является ограниченность функциональных возможностей. Цель изобретения -; расширение функ-, циональадлх возможностей -путем, расширения диапазона задания амплитуды и смещения базовой линии импульсов, задания импульсов попожитепьной и отрицательной полярности, программного задания значений длительности фронта и среза импульсов и обеспечения посто- янными заданных значений длительности фронта и среза при изменении амплитуды и смещения в положительной и отрицательной областях. Поставленная цель достигается тем, что в усилитель-формирователь импульсов, содержащий п последовательно соединеннък переключателей тока, каждый из которых состоит из источника тока, двух резисторов нагрузки и коммутатора тока, два входа которых являются соответственно первым и вторым входами переключателя тока, а два вькода являются соответственно первым и вторым выходами переключателя тока, параллель но которым подключены два последовательно соединенные резисторы нагрузки, точка соединения которых подключена к третьему входу переключателя тока, причем выход источника тока подкяючен к третьему входу коммутатора тока, а вхо каждого из источников тока является четвертым входом соответствующего пер ключателя тока, подключенным к первой шине сигналов аналогового управпения, введены формирователь попярностр и П управляемых источников напряжения, выход каждого из которых подключен к третьему входу соответствующего переключателя тока, а вход - к первому выходу формирователя полярности, первый вход которого подключен к входной устройства, второй, третий и четверт входы подключены соответственно ко второй, третьей и четвертой П шинам сигналов аналогового управления, а вто- tio|i и третий выходы формирователя по рности подключень к первому и втором входам первого из П переключателей ток причем управляющие входы каждого из источников тока соединены с пятым входом соответствующего переключателя тока и пятой шиной сигналов аналоговог управления. На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 эпюрьт, поясняющие его работу. Устройство содержит f| переключателе 1 тока, состоящих из коммутатора2 то резисторов 3 и 4 нагрузки, источника 5 тока, управляемый источник 6 напряжения, формирователь 7 полярности, входну шину 8 устройства, шины 9-13 сигналов аналогового управления. Устройство работает следующим образом. На шину 8 усилителя - формирователя поступает сигнал (синусоидальньШ или импульсный), из которого на выходе формируются прямоугольные импульсы положительной или отрицательной полярности с заданными значениями амплитуды, смещения базовойлинии, длительностью фронта и среза. Длительность фронта и среза формируемого импульса определяется.2Аи,С,.С,ди„ с.Зз-Ян; п/ (1 где дин - перепад напряжения (амплитуда импульсов), cL - коэффициент передачи эмиттер ного тока в колпекторнуюю Од - ток эмиттера (источника 5); R ц - сопротивление нагрузки (нагрузочные резисторы 3 и 4); С| - емкость нагрузки; С j - емкость коллекторного р- П перехода. Из приведенной формулы видно, что ср с зависит от амплитуды импульсов на нагрузочных резисторах 3 и 4, которая определяется током, задаваемым источником 5. Для уменьшения этой зависимости использована -схема с несколькими последовательно соединенными каскадами переключателей 1 тока, количество П которых определяется величиной тока, задаваемого оконечньш каскадом в нагрузку, коэффициентом усиления по току К(,ср ( с допустимыми искажениями формы импульсов. Коэффициент усиления по току К;„ П-го каскада определяется соотношением токов tl ( и D fi -источников 5 в (П-1)-м и П -м каскаде К/(, 3(1/ Jn-i Величина емкости С| зависит от напряжения U i открытого транзистора коммутА-ора, которое определяется напряжением управляемого источника 6 и амплитудой импульса на нагрузочных резисторах 3 и 4. При поступлении на шину 9 усилителяформирователя комавды о заданий отрицательной полярности выходных импульсов на втором и третьем выходах формирователя 7 полярности сигналы имеют соответственно прямую и инверсную фор- му (например, сигналы О и S фиг. 2) по отношению к вхсдному сигналу, поступающему на шину 8 усилителя - формирователя. При поступлении команды о попожительной попярности сигналы на втором и третьем выходах формирователя, 7 изменяют форму и имеют соответственно инверсную и прямую форму (например, сигналы а и б фиг. 2) по отношению к входному сигнаду. Второй и третий вькоды формирователя 7 лопярности соединены соответственно с первым и вторым входами первого каскада переключателя 1 тока. Поэтому при изменении формы сигнала на выходах формирователя 7 полярности сигнал на выходе усилителя-формирователя также будет изменять свою форму с прямой на инверсную или наоборот. Верхний уровень сигнала на выходе усилителяформирователя (при нулевом смещении базовой линии выходного импульса) мало отличается от уровня нулевого потенциала, а Нижний меньше его на величину амплитуды импульсов (уровня сигналов а и б на фиг. 2). Импупьс а (фиг, 2) имеет отрицательную полярность, а для получения импульса положительной полярности уровни импульса б Сфиг. 2) смешают в положительную область на величину амплитуды (импуль в на фиг 2). Поэтому при поступлении на третью шину команды о положительной полярности импульсов на выходе усилителя-формирователя напряжения на первом выходе формирователя 7 попярно сти равно сумме напряжений задания амплитуды, которое поступает на шину 1О, и задания смещения базовой линии, которое поступает на шину 11. Первый выход формирователя 7 полярности соединен со эходами П управляемых источников 6, напряжение последнего из кото рых смещает уровни импульса б (фиг. 2 на выходе усилителя-формирователя в положительную область на величину амп туды. , Зависимость выходного тока 3 в (П-1) управляемых источниках 5 тока о управляющего напряжения U , которое смешено в отрицательную область и поступает на шину 13, выражается формулой(2 Одно из tn значений коэффициента пр (Збразования К f, в (П -1) источниках 5 тока задается по шине 12, Начальное значение тока Зпо в (п-1) источниках 5 тока различно, В последнем П -ом источнике 5 тока величина выходного то ка определяет амплитуду вьрсодного импульса, поэтому в нем Про О и коэф 76 фиднент преобразования К имеет только одно значение. Зависимость выходного напряжения 1) f| в управляемых источниках 6 напряжения от управляющего напряжения U у i поступающего с первого вьххода формирователя 7 полярности выражается формулой где UQP, - начальное значение, напряжения П -го управляемого источника 6 напряжения; В j - коэффициент преобразования П -го управляемого источника 6 напряжения. Последний П -и управляемый источник 6 напряжения задает величину смещения базовой линии импульсов на выходе усилителя-формирователя, а остальные (П-1) задают величину напряжения на нагрузочных резисторах 3 и 4, а следовательно и величину напр5гжения открытого транзистора коммутатора, Вьшолнение в (n-D-M каскадах-переключателей 1 тока источников 5 тока управляемыми, в которых заЬисимость выходного тока от управляющего напряжения задана выражением (2) (следовательно, зависимость коэффициента усиления TOKyK jf каскада переключателя 1 тока от ампдитуды нелинейна), позволяет расширить диапазон задания амплитуды в области мальтх значений. При мальк зна.чениях амплитуды выходного сигнала в (Л-) предьщущих каскадах переключателей 1 тока определяется в основном величиной начального тока Э|-,д и искажения формы прямоугольного импульса, которые.ограничивали нижнее значение диапазона задания амплитуды в схеме известного устройства,отсутству1Ют. В области больших значений расширение диапазона задания амплитуды и смешения базовой линии импульсов обеспечивается введением управляемых источников 6 напряжения, которые отслеживают изменение амплитуды и смешения базовой линии, поддерживая значение напряжения U | открытого транзистора коммутатора постоянным, и переход транзистора в режим нйсышения ит нарушения теплового режима, которые ограничивают верхнее значение диапазона задания амплитуды и смещения базовой. линии, отсутствует. Задание импульсов положительной иш отрицательной полярности обеспечивается введением формирователя 7 полярности И управляемых источников 6 напряжения. 7 Программное задание значений дпитеп ности фронта и среза импульсов обеспечи вается вьшопнением в (П-1) каскадах переключателей 1 тока источников 5 ток управляемыми в которых программно задается tl значений коэффициента преобразования управлякнцего напряжения в ток. Задавая, различные коэффициенты преобразования, задают различные коэффициенты усиления К f каскадов переключателей 1 тока, в следовательно и различную амплитуду импульсов на нагрузоч ных резисторах 3 и 4, что приводит в соответствие с вьфажением (1) к раз ( личным значениям Ст.и i.. Постоянство заданных значений длительности фронта и среза при изменении амплитуды и .смещения базовой пинии импульсов в по ложи тельной; и отрицательной области обеспечивается введением управляемых источников 6 напряжения, которы поддерживают постоянным напряжение} и ..g открь1того транзистора коммутатора, а следовательно и величину емкости li , изменением которой в прот«этипе обусловлена зависимость длительности фронта и среза импупьсов от амплитуды. Фо.рмула изобретения Усилитель-формирователь импульсов, содержащий П последовательно соединенньЛ переключателей тока, каждый из которых состоит из источника тока, двух резисторов нагрузки и коммутатора TOKS два входа которого являются соответственно первым и вторым входами переклю чателя тока, а два выхода являются соответственно первым и вторым выходами переключателя тока, параллельно которым 17 подключены два последовательно соединенные резисторы нагрузки, точка соединения которых псякпючена к третьему входу переключателя тока, причем выход источника тока подключен к третьему входу коммутатора тока, а вход каждого из источников тока является четвертым входом соответствукяцего переключателя тока, подключенньш к первой шине сигналов аналогового управления, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены формирователь полярности и Й1 управляемых источников напряжения, выход каждого из которых подключен к третьему входу соответствующего переключателя тока, а вход к первому выходу формирователя полярности, первый вход которого подключен к входной шине устройства, второй, третий и четвертый входы подключены, соответственно к второй, третьей и четвертой П шинам сигналов аналогового управления, а второй и третий выходы формирователя полярности подключены к первому и второму входам первого из П переключателей тока, причем управляклцие входы каждого из источников тока соединены с пятым входом соответствующего переключателя тока и пятой шиной сигналов аналогового управления. Источники информации, принятьге во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 362444, кл. Н ОЗ К 5/12, 28.12.70. 2.Известия ВУЗов Литовской ССР Радиоэлектроника-77 , 1977, т. 13, с. 19П, рис. 1.