Формирователь импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

{Б) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля логических устройств. Известен генератор прямоугольных импульсов с плавно регулируемой амплитудой и шириной импульсов, выполненный на лампах и транзисторах 1 3Указанный генератор имеет фронты ,1 МКС, что совершенно недостаточно для тестирования быстродействующи логических устройств,, например на элементах Джозефсона. Известен формирователь импульсов с крутым фронтом и спадом, содержащий последовательно включенные генератор синусоидального сигнала, цепоч ку из параллельно соединенных диода и резистора, диод с накоплением заряда и формирующую пинию 2. Недостаток заключается в.том, что он не обеспечивает возможности плавной регулировки амплитуды и ширины импульсов, что сужает его функциональные возможности. Кроме того, форма выходного импульса сильно отличается от прямоугольной. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем улучшения формы и обеспечения плавной регулировки амплитуды и длительности импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий диод с накоплением заряда соединенный с формирующей линией, введены усилитель-ограничитель, источник тока смещения и дополнительный диод, причем выходы усилителя -ограничителя и источника тока смещения подключены к диоду с накоплением заряда, дополнительный диод подключен к выходной шине, а к формирующей линии подключен согласованный резистор|обе обкладки линии соединены между собой элементом замыкания цепи тока смещения диода (например, индуктивностью или диодом) , а в линии помеи.1е397но регулируемое активное сопротивление. , 8 качестве элемента замыкания цепи тока смещения диода включена индуктивность, а также включен диод. Кроме того, в качестве скользящей перемычки включен переход-змиттерколлектор транзистора, база которого подключена к источнику управляющего тока, На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого формирователяна фиг. 2 то же, но в качестве управляемого сопротивления перемычки можно исполь зовать переход эмиттер-коллектор тра зистора, сопротивление которого меняется в зависимости от тока базы. .Формирователь (фиг. 1) содержит усилитель-ограничитель 1 , на вход 2 которого поступают запускающие импульсы. Выход усилителя-ограничителя 1 подключен к диоду 3 с накоплением заряда. Кроме того, к диоду 3 подклю чен источник k тока смещения. Второй конец диода 3 подключен к входу формирующей линии 5. В цепи выхода включен диод 6. Для обеспечения плавной регулировки амплитуды и ширины выходных прямоуголь ных импульсов в формирующую линию по мещена скользящая перемычка, редста ляющая собой плавно регулируемое активное сопротивление 7. Коней линии нагружен резистором 8, величина сопротивления которого равна волновому сопротивлению линии 5. Обе пласти . ны линии соединены между собой элеме том 9 замыкания цепи тока смещения. В качестве такого элемента может слу жить индуктивность или диод. В качестве элемента замыкания (фиг. 2) используется диод, а амплитуда выход ных импульсов устанавливается управляющим источником тока. Формирователь работает следующим образом. В исходномсостоянии от источни са тока 4 смещения через диод 3 с накоп лением заряда, формирующую линию 5 и элемент 9 замыкания цегги тока смещения протекает ток смещения диода 3. Под действием этого тока в диоде 3 накапливается некоторый заряд, величина которого определяется силой тока, протекающего через диод 3, и свойствами диода 3. Когда на вход запуска 2 усилителя-ограничителя 1 поступает запускающий импульс, на выходе усилителя-ограничителя 1 Формируетоя перепад напряжения с относительно пологим фронтом и плоской вершиной. Этот перепад напряжения имеет полярность, противоположную полярности протекающего через диод 3 тока смещения, и, таким образом, является для диода 3 запирающим напряжением Так как диод 3 восстанавливает свое обратное сопротивление только через некоторое время задержки, зависящее от величи ны накопленного в диоде 3 Заряда, то в начале воздействия запирающий перепад напряжения проходит через диод 3 и поступает на формирующую линию 5. Этот перепад заряжает формирующую линию 5. На выход устройства за.пирающий перепад не проникает, так как в цепи выхода включен диод 6 таким образом, что полярность его включения противоположна полярности запирающего напряжения. Через время задержки, зависящее от величины накопленного в диоде 3 заряда, диод 3 резко восстанавливает свое обратное сопротивление. Это приводит к разрыву тока в цепи питания формирующей линии 5. Реакцией заряженной линии 5 на такой разрыв тока является скачок напряжения, появляющийся на входе линии. Так как этот скачок имеет полярность, совпадающую с полярностью включенного в цепи выхода устройства диода 6, то это напряжение поступает на выход устройства и является фронтом выходного прямоугольного импульса. Одновременно возникщий на входе линии 5 скачок напряжения распространяется по линии до места расположения перемычки, представляющей собой плавно регулируемое активное сопротивление. В начале рассмотрения работы устройства допустим, что величина этого сопротивления установлена, равной нулю R г1 О, т.е. линия имеет короткое замыкание. Тогда возникший на входе линии скачок напряжения в месте расположения перемычки, отражаясь, меняет свою полярность на противоположную и распространяется по линии обратно к входу линии. В результате этого процесса постоянный уровень сигнала на входе линии 5 и, следовательно, на выходе устройства существует до момента прихода на вход линии отраженного от конца перепада. Этот интервал времени является временем формирования плоской вершины выходного прямоугольного импульса. Так как отраженный от короткозамкнутого места линии скачок напряжения имеет полярность, противоположную полярности скачка напряжения, распространяющегося от входа, линии к ее концу, то, распространяясь в обратном направлении, напряжение гасится. Через двойное время задержки отрезка линии от ее начала до места расположения перемычки на входе линии поступает резкий спад напряжения, который служит спадом выходного прямоугольного импульса, Таким образом, предлагаемое устройство формирует прямоугольные импульсы с крутым фронтом и спадом. Плавная регулировка ширины импульса обеспечивается путем передвижения скользящей перемычки. Чем больше расстояние от входа линии до места распо .ложения перемычки, тем больше ширина импульса. Для плавной регулировки амплитуды импульса меняют величину активного сопротивления скользящей перемычки , в пределах от нуля до волнового сопротивления р линии. При этом амплитуда выходного импульса меняется в пределах от максимальной до нуля. Выше уже был рассмотрен случай, когда RH О, т.е. случай формирования прямоугольного импульса максималь ной амплитуды. При R| р после воздействия запирающего напряжения на входе линии устанавливается напряжение, равное падению напряжения на сопротивлении перемычки. При резком восстановлении обратного сопротивления диода с накоплением заряда ток в цепи питания линии разрывается. Реакцией линии на такой разрыв тока является появление отрицательного скачка напряжения на входе линии. Но так как на входе лиНИИ из-за падения напряжения на сопро тивление перемычки R уже находилось положительное напряжение, то возникший на входе линии отрицательный скачок напряжения и существующий до этого положительный уровень напряжения взаимно компенсируются. Распространяясь по линии отрицательный скачок напряжения разряжает линию и на линии устанавливается нулевой потенциал. Таким образом, несмотря на подачу запускающих импульсов, на выходе устрой ства напряжение все время остается равным нулю. Если же величина сопротивления перемычки Rf, имеет некоторое промежуточное значение О R „ Р , то падение напряжения на нее меньше, чем в случае, когда Rp р . Тогда при разрыве тока питания линии, возникающий на входе линии скачок напряжения больше по амплитуде, чем падение напряжения на сопротивлении R. Так как эти напряжения имеют противоположную полярность, то они выч1итаются, и на выход устройства поступает резкий скачок этого разностного напряжения. Распространяясь по линии возникший скачок напряжения и существующее до этого в линии напряжение взаимно вычитаются. Достигая места расположения перемычки, фронт, отражаясь меняет свою полярность и распространяется обратно к входу линии, Часть сигнала проходит к концу линии, нагруженному резистором, величина сопротивления которого равна волновому сопротивлению линии. От конца линии волна не отражается, так как линия согласована с нагрузкой. Отраженный от места расположения перемычки скачок распространяется обратно к входу линии и взаимно компенсируется с имеющимся на линии напряжением. После двойного времени задержки распространения сигнала от входа линии до места расположения перемычки на вход линии поступает спад напряжения. Этот спад является спадом формируемого прямоугольного импульса. В качестве управляемого сопротивления перемычки можно использовать переход эмиттер-коллектор транзистора, сопротивление которого меняется в зависимости от тока базы (фиг. 2). Устройство работает так же,, как известное устройство с той лишь разницей, что величину сопротивления перемычки меняют с помощью тока, подаваемого от источника управляющего тока 10, В формирователе удается получать выходные импульсы с фронтами порядка 0,2 НС при плавной регулировки амплитуды от О до 3 В и длительности от 0,5 до 2 НС при отсутствии спада плоской вершины и незначительных выбросах фронтов. Формула изобретения 1. Формирователь импульсов, содержащий диод с накоплением заряда, сое97диненный с формирующей линией, о т личаю1цийся тем, что, с целью расширения функциональных возмож ностей, в него введены усилитель-oi- раничитель, источник тока смещения и дополнительный диод, причем выходы усилителя-ограничителя и источника тока смещения подключены к диоду с накоплением заряда, дополнительный диод подключен к выходной шине, а к формирующей линии подключен согласованный резистор, обе обкладки линии соединены между собой элементом замыкания цепи тока смещения диода, а в линии помещено регулируемое активное сопротивление. 2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента замыкания цепи тока

1

./ смещения диода включена индуктивность. 3. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента замыкания цепи тока смещения диода включен диод, k. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве скользящей перемычки включен переход эмиттер-коллектор транзистора, база которого подключена к источнику управпяющего тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Приборостроение. 1979, № 9, с. 78-81. 2.Патент ФРГ If 1276192, кл. Н 03 К 3/53, 1969.

f

50/ХО0

й:

сра.г