СВЧ-триггер Советский патент 1982 года по МПК H03K3/286 

(54). СВЧ-ТРИГГЕР

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах автоматики, вычислительной техники и связи с повышенным быстродействием.

Известен бистабильный амплитудный динамический триггер СВЧ, содержащий автогенератор с жестким возбуждением, Y-циркулятор, к первому плечу которого подсоединен источник радиоимпульсов; электрически управляемый полупроводниковый выключатель, включенный между автогенератором и вторым, по направлению циркуляции, плечом Y-циркулятора, а также второй источник тактовых импульсов, подключенный к цепи управления полупроводникового выключателя. Триггер возбуждается тактовым импульсом, подаваемым от источника радиоимпульсов, . а по окончании импульса колебания Лсрываются и триггер переходит .в недовозбужденное состояние, В котором

находится до прихода следующего ра диоимпульса 1.

1едостаток Устройства - ограниченные функциональные возможности, что объясняется невозможностью реализации режима со счетным запуском.

Наиболее близок к предлагаемому радиочастотный триггер, содержащий генератор синусоидального напряжения, параллельный состоящий из ак10тивного элемента и параллельного LC-контура, фильтр, транзистор, эмиттер которого через резистор, зашунтированный конденсатором, соединен с общей шиной, коллектор - через кон15денсатор, а база - через резистор подключены к генератору синусоидальных колебаний, параллельно ,1С-контуру включена последовательная цепь из

20 двух транзисторов, базы транзисторов i соединены с двумя цепочками, первая из которых состоит из диода, резистора и линии задержки, а вторая - из диода и линии задержки. Устойчивые состояния триггера соответствуют двум различным уровням напряжения на его выходе, а перевод устройства из одного устойчивого состояния в другое осуществляется с помощью импульсов, подаваемых на шину управления 2. Недостатками известного устройства являются ограниченное быстродействие, определяемое сравнительно низкой скоростью протекания переходных процессов в подобных схемах, и снижение надежности из-за высокой сложности схемы. Цель изобретения - повышение быст родействия и надежности динамического радиочастотного триггера. Поставленная цель достигается тем что в устройство содержащее активный элемент, подкл.юченный к параллельному LC-контуру и источнику питания, дополнительно включены статический триггер со счетным входом, два прибо ра с регулируемым активным сопротивлением с управляющим входом каждый и дроссель, причем включенные параллельно первый прибор с регулируемым активным сопротивлением и дроссель соединены последовательно .е катушкой индуктивности, управляющий вход перв го прибора с регулируемым активным сопротивлением соединен с первым выходом статического триггера, второй прибор с регулируемым, активным сопротивлением включен по.сЛёйОВ тельно с конденсатором, управляющий вход вт рого прибора с регулируемым активном сопротивлением соединен с вторым выходом статического триггера, а входная шина управления устройством соед нена со счетным входом статического триггера. На фиг. 1 показана структурная сх ма СВЧ-триггера; на фиг. 2 - эквивалентные схемы автогенератора: а полная; б - упрощенная для первого устойчивого состояния; в - упрощенная для второго устойчивого состояния; на фиг. 3 а - граница 1, раз1деляющая в плоскости параметров К,; . . «N и г--- области устойчивости и колебаний генератора и положения его изо ражающей точки (ИТ) на траектории 2; б - графики изменения частоты колеба ний автогенератора, соответствующие движению ИТ по траекториям 1 и 2. 96 СВЧ-триггер содержит генератор синусоидальных колебаний на активном элементе 1 с колебательным контуром, образованным индуктивной катушкой 2 и конденсатором 3- В индуктивную и емкостную ветви контура включены приборы А и 5 с регулируемымактивным сопротивлением, например полевые транзисторы илиеВЧ-диоды, управляющие йходы приборов соединены с выходами статического триггера 6 со счетным запуском, вход которого является входом устройства . Напряжение смещения на активный элемент подается от источника 7 питания. Прибор k зашунтирован дросселем цепи питания 8. Входные сигналы подаются на входную шину управления 9 а выходные сигналы снимаются с выходной шины ТО. Для объяснения принципа действия СВЧ-триггера составим эквивалентные схемы с сосредоточенными параметрами, генератора синусоидальных колебаний по переменному току (фиг. 2). Известно, что механизм возникновения колебаний в автогенераторах с параллельным LC-KOHTypOM объясняется действием положительной обратной связи по напряжению, что эквивалентно включению в колебательную систему с потерями дифференциального отрицательного сопротивления (ОС) с вольтамперной характеристикой типа N (негатрона типа N), имеющего емкостный характер ОС. С учетом этого активный элемент 1 (фиг. 1) на эквивалентной схеме, соответствующей режиму колебаний с малой амплитудой (фиг. 2с() , заменен ОС - Rf с собственной емкостью CM. Действие приборов 1, 5 с регулируемым активным сопротивлением (фиг. 1) на эквивалентной схеме (фиг. 2а) учтено с помощью включения управляемых резисторов Кци R. Шунтирование резистора R дросселем цепи питания с индуктивностью 1д обеспечивает стабилизацию смещения на активном элементе при регулировке R. Данная схема автогенератора описывается достаточно сложным дифференциальным уравнением четвертого порядка, а колебательная граница, разделяющая в пространстве параметров схемы области устойчивости и колебаний громоздким кубическим уравнением, задающим функцию RL,(Rt,L,C,l R,| ,1д, CM). Однако в весьма широком диапазоне частот, для которого справедливы неравенства u)L С CM могут использоваться упрощенные экв валентные схемы (фиг. 25,в). В этом случае колебательная граница в плос кости безразмерных сопротивлений со падает с нижней ветвью гиперболы где г. которая представлена кривой 1 на фиг. 3, а частота колебаний при перемещении ИТ автогенератора по это кривой определяется выражением 1 - fe где f(3 1/2 If Сё. Отметим, что для безразмерных па раметров (2) выполняются условия О г, ге, р 1 - (3) В крайних точках границы 1 с коо динатами (f1 р; rg 0) и (г 1 0 Tg р) частоты (З) колебаний в дву устойчивых режимах соответственно равны fi fo f fo/ iT т.е. отличаются в К . раз. Так, например, при р 0,9 частота f в десять раз превышает f. При движени ИТ автогенератора по траектории (фиг. 3tt) амплитуды колебаний возрастает, а отношение частот и f несколько уменьшается (кривая 2, фиг. ЗБ). Указанные свойства эквивалентной схемы автогенератора позволяют выполнить на его основе СВЧ-триггер. С этом целью к управляющим входам приборов 4 и 5 1ФИГ. 1)с регулируемым активным сопротивлением (например, полевые транзисторы или СВЧ-дио ды) подсоединяются различные выходы статического триггера 6 со счетным запуском. Первому устойчивому состоянию СВЧ-триггера соответствует максималь ное сопротивление прибора k, определяемое напряжением на первом выходе статического триггера 6, и минимальное сопротивление прибора 5 определ емое напряжением на втором выходе статического триггера, - минимaльf o (фиг. 2Б). В этом состоянии ИТ находится в положении ИТ(фиг. 3) что соответствует устойчивому динамическому режиму с частотой колебаНИИ порядка fn (). Подача на шину управления 9 запускающего импульса приводит к опрокидыванию статического триггера. В результате сопротивление прибора 4 скачкообразно уменьшается, а сопротивление прибора 5 скачкообразно увеличивается. Второму устойчивому состоянию СВЧ-триггера соответствуют эквивалентная схема автогенератора (фиг. 2 б) и положение ИТ (фиг. За) , причем по окончании переходного процесса частота колебаний устанавливается близкой к f (). Подача на шину управления. 9 следующего запускающего импульса приводит к его опрокидыванию в первое устойчивое состояние. Таким образом, устройство представляет собой бистабиглный динамический триггер, устойч1 емв состояния которого характеризуются Колебаниями с многократно отличающимися |Частотами. Устройство выполнено по более простой схеме, чем известное, что обеспечивает повышение надежности. Использование современных СВЧ-негатронов типа N, например туннельных диодов и диодов Ганна, в качестве активных элементов с характеристикой типа N и СВЧ полупроводниковых диодов в качестве приборов с регулируемым активным сопротивлением в сочетании с высокочастотными статическими-триггерами позволяет значительно повысить быстр о/: йствие динамического триггера, выполненного методами СВЧ-технологии. Формула изобретения СВЧ-триггер, содержащий активный элемент, подключенный к параллельному LC-контуру и источнику питания, отличающийся тем, что, с (елью повышения быстродействия и надежности, он дополнительно содержит стат-ич-еский триггер со счетным входом, дёа прибора с регулируемым активным сопротивлением с входом управления каждый и дроссеЛЬ, причем вклоченный параллельно первый прибор с регулируемым активным сопротивлением и дроссель соединены последовательно с катушкой индуктивности, управлйющий вход первого прибор|а с регулируемым активным сопротивлениемсоединен с первым выходом статического триггера, второй прибор с регулируемым активным сопротивлением включен последе- f 796 вательно с конденсатором, управляющий вход второго .прибора с регулируемым активным сопротивлением соединен с вторым выходом статического триггера, а входная шина управления устройством соединена со счетным входом статического триггера.

fatJ

%д

о

W

о

Uf, 7 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 03 К 3/00, 19772.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 03 К 3/281, 1976 (прототип).