Ячейка временной задержки импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/13 H03K3/284 

(S) ЯЧЕЙКА ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных импульсных устройства содержащих как часть управляемую ячейку временной задержки импульсов например, в схемах управляемых одновибратора, мультивибратора (в том числе и многофазного), преобразователей тока или напряжения в частоту широтно-импульсного модулятора и т.д Известны ячейки временной задержки, которые используются как составная часть мультивибратора и состоят из времяз адающего конденсатора и комплементарной пары транзисторов, один из которых является ключевым, а второй - регулирующим ток. перезаряда времязадающего конденсатора, и следовательно, время задержки пере ключения ячейки (в дальнейшем - задержки) . Известная ячейка, имеет достаточно высокую погрузочную способность, но не обеспечивает управление временем задержки. Наиболее близка к предлагаемому техническдму .решению управляемая ячейка задёржки, являющаяся составной частью одновибратора, которая содержит времязадающий конденсатор, комплементарную пару транзисторов, первый из которых является ключевым, а второй - регулирующим ток перезаряда времязадающего конденсатора. В ячейке также имеются диод, включенный между базой токозаДающего транзистора и коллектором ключевого транзистора и служащий для создания цепи обратной связи, диод, включенный между шиной управляющего сигнала и базой управляющего транзистора, осуществляющий отключение управляю- . щего напряжения после начала регенеративного процесса. Кроме твго, имеется резистор, ограничивающий тек баз|9| ключевого транзистора в режиме |-Г§г:а1дения и резистор, являющийся коллекторной нагрузкой ключевого транзистора Г2.3. Время задержки импульса в данной ячейке при постоянных амплитуде вход ного импульса и величине времязадающего конденсатора в первом приближеНИИ обратно пропорционально значению тока перезаряда последнего. Диапазон управляющих сигналов ограничен сверху напряжением источника коллекторного питания, так как в противном случае нарушается режим в статике. Цель изобретения - расширение диапазона -временных задержек электрических импульсов, повышение нагрузоч ной способности ячейки и расширение диапазона управляющих сигналов. Поставленная, цель достигается тем что в ячейку, содержащую времязадаю.щий конденсатор, два диода, два резистора, комплектарную пару транзисторов и шины подключения источников коллекторного питания, управляющего сигнала и переключающего, импульсного сигнала, причем одна обкладка времязадающего конденсатора соединена с импульсным входом ячейки, а вторая - с коллектором то созадающегс - и базой ключевого транзисторов, эмиттер ключевого fpaHзистора соединен с шиной источника коллекторного, питания, а его коллектор, через резистор соединен с другой шиной того же источника питания, введен источник тока смещения, при этом эмиттер токозадающего транзистора соедннен с выводом первого диода и через резистор - с шиной источника управляющего сигнала, другой вывод диода соединен с одноименным выводом второго диода и шиной источника тока смещения, -вторая шина которого соединена с одним из выводов источника коллекторного питания,, второй вывод второго диода соединен с шиной источника опорного напряжения, например с шиной источника коллекторного питания ключевого каскада в точке ее соединения с резистором коллекторной нагрузки ключевого транзистора, а база токозадающего транзистора соединена с коллектором ключевого транзистора. Изменение времени задержки импуль сов производится изменением величины управляющего н.эпряжения или тока. Преимущества предлагаемой схемы и устранени недостатков известной 9 4 ячейки достигаются введением нового элемента-источника тока смещения и осуществлением новых связей между элементами схемы. Это позволяет, во-первых, увеличить петлевой коэффициент усиления за счет шунтирования резистора в цепи эмиттера токозадающего транзистора низким сопротивлением прямосмещенного диода, т.е уменьшения глубины отрицательной обратной связи; во-вторых, увеличить (при прочих равных с известной ячейкой условиях среднее значение тока базы ключевого транзистора на регенеративном участке процесса переключения ячейки за счет переключения в цепь базы ключевого транзистора тока смещения; в-третьих, исключить пороговый элемент ( диод из р -п переходов цепи положительной обратной связи; в-четвертых, ликвидировать принципиальные ограничения верхнего уровня управляющего напряжения, .имеющиеся в известном устройстве, Первое и второе приводит к увели-v чению нагрузочной способности ячейки, первое и третье приводит к расширению диапазона задержек в сторону больших времен. Таким образом, введение нового элемента в схему ячейки задержки и , осуществление новых связей между ее элементами позволяет расширить диапаг. зон времени задержки импульсных си|- налов, диапазон управляющих сигналов и улучшить нагрузочную способность ячейки. На фиг.1 приведена принципиаль- ная электрическая схема предлагаемой ячейки; на фиг.2 - нагрузочная ха рактеристика предлагаемой ячейки. , Управляемая ячейка временной задержки электрических импульсов содержит времязадающий конденсатор 1, ключевой транзистор 2, токозадающий транзистор з, предназначенный для управления временем задержки, резистор 4, резистор 5, предназначенный для установки диапазрна сигналов управления или крутизны характеристики управления, диоды 6 и 7 и источник 8 тока смещения. Ячейка работает следующим образом. В устойчивом состоянии транзистор 2 открыт совместным действием токов управления и смещения поступающих через транзистор 3 в цепь базы транзистора 2, напряжение на коллекторном резисторе 4 максимально. При это диод 6 открыт, диод 7 закрыт, весь ток смещения переключен в цепь базы ключевого транзистора 2. При поступлении на импульсный вход перепада напряжения, запирающего ключевой транзистор, последний выключается, напряжение на его коллекторе возрастает, и, приближаясь к напряжению источника коллекторного питания.,вызывает переключение тока смещения из цепи эмиттера токозадающего транзистора З.в цепь диода 7 за счет запирания диода 6 напряжением база-эмиттер транзистора 3, создаваемым, током управления. Ячейка переходит вквазистоустойчивое состояние, длительность которого определяется временем перезаряда времязадающего конденсатора только током управ ления, поступающим от источника напряжения (тока)управления через резистор 5 в цепь эмиттера токозадающего транзистора и далее в цепь базы ключевого транзистора. Возвращени ячейки в устойчивое состояние происходит обратным порядком при приоткрывании ключевого транзистора 2 током управления, причем ток смеще.ния переключается полностью уже при небольшом изменении потенциала кол-, лектора транзистора 2, что и обеспечивает высокую нагрузочную способ ность предлагаемой ячейки. На фиг.2 приведена нагрузочная ха рактеристика устройства. По оси абсцисс отложено напряжение, а по оси ординат-ток коллектора ключевого каскада, пунктиром показаны линии нагрузки резисторов в цепи коллектор при напряжении питания, равном Е. Непрерывная линия АСДЕх представляет собой график динамической нагрузочной характеристики, причем ордината заштрихованной области соответствует регенеративной составляющей тока коллектора, осуществляющей форсирование процесса переключения ячей ки. Выходные вольт-амперные характеристики СВАХ ) ключевого транзистора приведены только для характерных .точек графиков нагрузочных характеристик. Выходная ВАХ .для режима отсечки не приведена как не оказывающая влия ния на работу устройства при заведомом превышении током коллектора клю чевого транзистора в рабочий режимах тока коллектора в режиме отсечки. Выходная ВАХ для режима насыщения не приведена, аналогично, ак как в расчетах (для упрощения )-при- нято напряжение коллектор-эмиттер ключевого транзистора в-режиме насыщения пренебрежительно мало, т.е. этой ВАХ соответствует ось ординат графиков. Использование предлагаемой управляемой ячейки временной задержки электрических импульсов в устройства; автоматики, импульсной и вычислительной техники дает возможность сократить количество ячеек, необходимое для достижения больших задержек, или уменьшить количество коммутируемых времязадающих цепей, а также упростить или устранить буферные вгсилители при работе ячеек друг на друга или на внешнюю нагрузку. Использование предлагаемой ячейки в схемах преобразователей (например АЦП) по сравнению с известной упрощает согласование ячейки с другими узлами, так как отсутствуют принципиальные ограничения по диапазону входных сигналов. В связи с тем, что при одинаковых с известной ячейкой вреценах задерж-;; ки емкость времязадающего конденсатора может быть существенно уменьшена (в некоторых случаях на порядок и больше ) , предлагаемая ячейка более совместима с технологическими возможностями современной микроэлектроники. Совокупность вышеперечисленных качеств предлагаемой ячейки улучшает весо-габаритные и надежные характеристики устройств, содержащих ее в своем составе, уменьшает стоимость и повышает их экономичность (за счет уменьшения энергопотребления). Компоненты ячейки легко реализуются методами интегральной технологии.. Формула изобретения Ячейка временной задержкиимпульсов, содержащая времязадающий конденсатор, два диода, два резистора, комплементарную пару транзисторов и шины подключения источников коллекторного питания, управляющего сигнала и переключающегоимпульсного сигнала, причем одна обкладка время