ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1997 года по МПК H03K3/02 

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и систем управления, где требуется формирование периодической последовательности прямоугольных импульсов.

Известен генератор, содержащий RC-цепь, подключенную между шинами источника питания, в цепи разряда конденсатора включен транзисторный эквивалент двухбазового диода, и транзистор.

К недостаткам генератора относятся малый диапазон регулирования частоты повторения импульсов, сложность схемы, большое потребление мощности.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является генератор импульсов, представляющий собой автоколебательный мультивибратор на транзисторном эквиваленте двухбазового диода, содержащий два транзистора противоположных типов проводимости, эмиттер первого транзистора соединен со средней точкой последовательности RC-цепи, включенной в цепь питания, база с коллектором второго транзистора и через первый резистор с общей шиной, через второй резистор с шиной питания, коллектор с базовой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной
Указанный генератор импульсов имеет следующие недостатки.

Во-первых, малая эффективность использования емкости времязадающего конденсатора, связанная с ограничением амплитуды импульса напряжения на конденсаторе величиной допустимого обратного напряжения на переходе база - эмиттер первого транзистора. Эффективность использования емкости конденсатора особенно мала при повышенном напряжении питания и при работе в диапазоне напряжения питания. Малая эффективность использования времязадающего конденсатора, с одной стороны, вызывает необходимость увеличения его емкости, а, следовательно, и габаритов при заданной частоте генератора, а, с другой стороны, не позволяет уменьшить частоту при выбранной емкости.

Во-вторых, малая амплитуда выходного сигнала, ограниченная допустимым обратным напряжением на переходе база эмиттер первого транзистора.

В-третьих, большое потребление, связанное с протеканием через первый и второй резисторы тока, величина которого постоянна во время формирования паузы.

Целью изобретения является расширение диапазона частот и уменьшение мощности потребления генератором.

Поставленная цель достигается тем, что в схему генератора импульсов, содержащего два транзистора противоположных типов проводимости, эмиттер первого транзистора соединен со средней точкой последовательной RC-цепи, включенной в цепь питания, база с коллектором второго транзистора и через первый резистор с общей шиной, коллектор с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, второй резистор, одним выводом соединенный с шиной питания, введен полевой транзистор, затвор которого непосредственно или через первый дополнительный резистор соединен с эмиттером первого транзистора, исток непосредственно или через второй дополнительный резистор с базой первого транзистора, сток -с вторым выводом второго транзистора.

Это позволило обеспечить обратное напряжение на переходе база эмиттер первого транзистора не более допустимой величины при любой амплитуде напряжения на времязадающем конденсаторе, вследствие этого увеличить амплитуду напряжения на конденсаторе и, таким образом, повысить эффективность использования его емкости.

Кроме того, это позволило уменьшить ток делителя при малом напряжении на конденсаторе вследствие подзакрывания полевого транзистора, что привело к увеличению амплитуды выходного сигнала на стоке полевого транзистора и к уменьшению потребления генератора.

Схема генератора импульсов приведена на чертеже.

Генератор импульсов содержит два транзистора противоположных типов проводимости, эмиттер первого транзистора 1 соединен со средней точкой последовательной RC-цепи-резистора 2 и конденсатора 3, включенной в цепь питания, база с коллектором второго транзистора 4 и через первый резистор 5 с общей шиной 6, коллектор с базой второго транзистора 4, эмиттер которого соединен с общей шиной 6, второй резистор 7, одним выводом соединенный с шиной 8 питания, полевой транзистор 9, затвор которого непосредственно или через первый дополнительный резистор 10 соединен с эмиттером первого транзистора 1, исток непосредственно или через второй дополнительный резистор 11 -с базой первого транзистора 1, а сток с вторым выводом второго резистора 7.

Генератор импульсов работает следующим образом.

В момент включения питания транзисторы 1, 4 закрыты вследствие отсутствия напряжения на времязадающем конденсаторе 3. Напряжение на истоке полевого транзистора 9 определяется величиной напряжения отсечки. При малом напряжении отсечки исток транзистора 9 может быть соединен с базой транзистора 1 непосредственно. При большой величине напряжения отсечки, с целью уменьшения величины обратного напряжения на переходе база эмиттер транзистора 1, может быть включен резистор 11. Ток, протекающий через резистор 7, ограничивается полевым транзистором 9 на уровне, определяемом напряжением отсечки и сопротивлением резисторов 5, 11. При этом напряжение на стоке полевого транзистора 9 близко к напряжению питания.

По мере заряда конденсатора 3 от источника питания через резистор 2 повышается напряжение на истоке транзистора 9 и повышается ток делителя на резисторах 5, 7, 11. При достижении напряжением на конденсаторе 3 определенной величины транзистор 9 переходит в режим насыщения. После этого момента ток делителя на резисторах 5-7-11 и напряжение на базе транзистора 1 не изменяются и определяются сопротивлением резисторов.

При дальнейшем заряде конденсатора 3 переход база эмиттер транзистора 1 смещается в прямом направлении, транзисторы 1, 4 открываются и вызывают разряд конденсатора 3. Во время формирования импульса транзистор 9 открывается вследствие открывания транзистора 4 и уменьшения истоковой нагрузки. При отсутствии резистора 11 напряжение на стоке падает практически до нуля.

После разряда конденсатора 3 транзисторы 1, 4 закрываются и цикл повторяется.

Резистор 10 предназначен для ограничения прямого тока затвора транзистора 9 и устанавливается при наличии прямого смещения управляющего p-n-перехода.

Из описания работы видно, что обратное напряжение на переходе база - эмиттер транзистора 1 ограничивается на уровне, определяемом полевым транзистором 9 и резистивным делителем на резисторах 11-5 и не превышает допустимой величины при любой амплитуде напряжения на времязадающем конденсаторе 3. Это позволяет существенно повысить амплитуду напряжения на конденсаторе 3 и, таким образом, уменьшить частоту генерируемых импульсов без увеличения емкости конденсатора или уменьшить емкость конденсатора при выбранной частоте. Поскольку на начальном участке заряда конденсатора 3 ток, протекающий через резисторы 5, 7, 11, ограничивается полевым транзистором 9, то уменьшается его среднее значение, а, следовательно, и потребление генератора в целом.

Таким образом, использование данного генератора импульсов позволит повысить эффективность использования времязадающего конденсатора.

По сравнению с базовым образцом, в качестве которого взят прототип, в предлагаемом генераторе при одинаковых параметрах элементов схемы за счет повышения эффективности использования конденсатора частота генерируемых импульсов может быть уменьшена в 3-4 раза. При этом потребление генератора уменьшается в 1,5-2 раза. Амплитуда выходного импульса на стоке полевого транзистора практически равна по величине напряжению питания.

Генератор импульсов, содержащий два транзистора противоположных типов проводимости, эмиттер первого транзистора соединен со средней точкой последовательной RC-цепи, включенной в цепь питания, база - с коллектором второго транзистора и через первый резистор - с общей шиной, коллектор - с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, второй резистор, одним выводом соединенный с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот и уменьшения мощности потребления, в него введен полевой транзистор, затвор которого непосредственно или через первый дополнительный резистор соединен с эмиттером первого транзистора, исток непосредственно или через второй дополнительный резистор - с базой первого транзистора, а сток - с вторым выводом второго резистора.

Генератор импульсов, содержащий два транзистора противоположных типов проводимости, эмиттер первого транзистора соединен со средней точкой последовательной RC-цепи, включенной в цепь питания, база с коллектором второго транзистора и через первый резистор с общей шиной, коллектор с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, второй резистор, одним выводом соединенный с шиной питания, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот и уменьшения мощности потребления, в него введен полевой транзистор, затвор которого непосредственно или через первый дополнительный резистор соединен с эмиттером первого транзистора, исток непосредственно или через второй дополнительный резистор с базой первого транзистора, а сток с вторым выводом второго резистора.