генератор импульсов

Классы МПК:H03K3/26 с использованием в качестве активных элементов транзисторов с внутренней или внешней положительной обратной связью
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Российский Федеральный Ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ- ВНИИЭФ),
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Приоритеты:
подача заявки:
1996-03-11
публикация патента:

Изобретение относится к импульсной технике. Достигаемый технический результат - расширение допустимого диапазона напряжения питания. Генератор содержит первый 1 и второй 2 транзисторы p-n-p-типа, третий 3 и четвертый 4 транзисторы n-p-n-типа, пять резисторов 5, 6, 7, 10, 11, конденсатор 8 и два диода 12, 13. Эмиттеры первого 1 и четвертого 4 транзисторов соединены соответственно с шиной 9 питания и общей шиной, коллекторы - соответственно с базами второго 2 и третьего 3 транзисторов непосредственно и через первый 5 и второй 6 резисторы с общей шиной и шиной 9 питания соответственно, а базы - с коллекторами соответственно третьего 3 и второго 2 транзисторов, эмиттеры которых через последовательно соединенные третий резистор 7 и конденсатор 8 подключены к общей шине. Между базами первого 1 и четвертого 4 транзисторов и соответственно шиной 9 питания и общей шиной включены четвертый 10 и пятый 11 резисторы соответственно, а между базами второго 2 и третьего 3 транзисторов в направлении, обратном относительно источника питания, включены два последовательно соединенных диода 12 и 13, точка соединения которых является выходной шиной 14. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2121215

Рисунок 1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах вычислительной техники и системах управления.

Известен генератор импульсов (Важенин З.П., Пудриков Э.В. Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона. М.: Сов. Радио, 1974, с. 100, рис. 3.6), содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, четыре диода, восемь резисторов и три конденсатора. Базы первого и второго транзисторов соединены с коллекторами соответственно третьего и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов. Коллекторы первого и четвертого транзисторов соответственно через первый и второй резисторы соединены с общей шиной и шиной питания соответственно. Эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с катодами соответственно первого и второго диодов, аноды которых соединены соответственно с первым и вторым выводами первого конденсатора и через соответственно третий и четвертый резисторы с шиной питания. Коллекторы второго и третьего транзисторов соответственно через пятый и шестой резисторы соединены с общей шиной и шиной питания соответственно. Эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены с общей шиной. Базы первого и второго транзисторов соединены через соответственно второй и третий конденсаторы с базами соответственно четвертого и третьего транзисторов и через соответственно седьмой и восьмой резисторы с анодами соответственно третьего и четвертого диодов, катоды которых соединены с базами соответственно четвертого и третьего транзисторов.

Недостатком указанного генератора импульсов является существенная сложность схемы, связанная с необходимостью использования большого количества элементов.

Известен генератор импульсов (авт.св. СССР N 1762387, кл. H 03 K 3/26, 1992, Егоров Л.Б., Шишкин Г.И. Генератор импульсов), который является прототипом и содержит первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, три резистора и конденсатор. Базы первого и второго транзисторов соединены с коллекторами соответственно третьего и четвертого транзисторов, базы которых подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов. Коллекторы первого и четвертого транзисторов соответственно через первый и второй резисторы соединены с общей шиной и шиной питания соответственно. Эмиттер четвертого транзистора соединен с общей шиной. Первые выводы третьего резистора и конденсатора соединены. Эмиттер первого транзистора подключен к шине питания. Коллекторы первого и четвертого транзисторов соединены. Эмиттеры второго и третьего транзисторов подключены к второму выводу третьего резистора. Второй вывод конденсатора соединен с общей шиной.

Недостатком данного генератора импульсов является узкий диапазон допустимого напряжения питания, связанный с ограничением величины напряжения питания снизу вследствие того, что на базы второго и третьего транзисторов подается напряжение, равное половине напряжения питания, с делителя напряжения, образованного первым и вторым резисторами, а конденсатор не может зарядиться до напряжения питания и разрядиться до нуля из-за падения напряжения на элементах схемы.

Задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является создание генератора импульсов с расширенным диапазоном допустимого напряжения питания.

Технический результат, заключающийся в расширении диапазона допустимого напряжения питания, достигается тем, что в генератор, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, три резистора и конденсатор, при этом базы первого и четвертого транзисторов соединены с коллекторами соответственно третьего и второго транзисторов, базы которых подключены к коллекторам соответственно четвертого и первого транзисторов и через соответственно второй и первый резисторы к шине питания и общей шине соответственно, эмиттеры первого и четвертого транзисторов соединены соответственно с шиной питания и общей шиной, эмиттеры второго и третьего транзисторов через последовательно соединенные третий резистор и конденсатор соединены с общей шиной, введены первый и второй диоды, четвертый и пятый резисторы, четвертый резистор включен между базой первого транзистора и шиной питания, пятый резистор - между базой четвертого транзистора и общей шиной, первый и второй диоды последовательно соединены и включены между базами второго и третьего транзисторов в направлении, обратном относительно источника питания, точка соединения диодов является выходной шиной.

Указанная совокупность признаков позволяет расширить допустимый диапазон напряжения питания генератора импульсов за счет снижения нижней границы диапазона путем снятия с базовых цепей второго и третьего транзисторов запирающего напряжения, равного половине напряжения питания.

На чертеже приведена схема генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит первый 1 и второй 2 транзисторы p-n-p-типа, третий 3 и четвертый 4 транзисторы n-p-n-типа, три резистора 5, 6, 7 и конденсатор 8. Эмиттеры первого 1 и четвертого 4 транзисторов соединены соответственно с шиной 9 питания и общей шиной, коллекторы - с базами соответственно второго 2 и третьего 3 транзисторов непосредственно и соответственно через первый 5 и второй 6 резисторы с общей шиной и шиной 9 питания соответственно, а базы - с коллекторами соответственно третьего 3 и второго 2 транзисторов, эмиттеры которых через последовательно соединенные третий резистор 7 и конденсатор 8 подключены к общей шине. Между базами первого 1 и четвертого 4 транзисторов и соответственно шиной 9 питания и общей шиной включены соответственно четвертый 10 и пятый 11 резисторы, а между базами второго 2 и третьего 3 транзисторов в направлении, обратном относительно источника питания, включены два последовательно соединенных диода 12 и 13, точка соединения которых является выходной шиной 14.

Генератор импульсов работает следующим образом.

В момент подачи питания конденсатор 8 разряжен, на эмиттерах транзисторов 2 и 3 нулевой потенциал, поэтому транзисторы 2 и 4 закрыты. При подаче питающего напряжения через резистор 6 протекает базовый ток транзистора 3, вызывающий его открывание, что приводит в свою очередь к открыванию транзистора 1. Высокий потенциал коллектора транзистора 1 подтверждает закрытое состояние транзистора 2, а следовательно, и транзистора 4. При этом с коллектора транзистора 1 через диод 12 на выход подается высокий потенциал. Выходное сопротивление генератора определяется насыщенным транзистором 1.

В результате протекания тока через транзистор 1, параллельно соединенный с ним резистор 10 и транзистор 3 начинается заряд конденсатора 8. Скорость его заряда определяется RC-цепью, образованной резистором 7 и конденсатором 8. По мере заряда конденсатора 8 эмиттерный ток транзистора 3 уменьшается, следовательно, уменьшается базовый ток транзистора 1. При подходе к порогу срабатывания транзистор 1 переходит в линейный режим, его коллекторный ток уменьшается, напряжение на базе транзистора 2 падает, он открывается током, протекающим через резистор 5, вызывая открывание транзистора 4. Уменьшение напряжения на коллекторе транзистора 4 передается на базу транзистора 3 и вызывает его закрывание и закрывание транзистора 1.

Транзисторы 1 и 3 закрыты, транзисторы 2 и 4 открыты. На конденсаторе 8 высокий потенциал. На выход с базы транзистора 3 через диод 13 подается низкий потенциал. Выходное сопротивление определяется насыщенным транзистором 4.

По цепи эмиттера транзистора 2, базы транзистора 4 и параллельно соединенного с ним резистора 11 начинает протекать ток, вызывающий разряд конденсатора 8. При этом уменьшается эмиттерный ток транзистора 2 и базовый ток транзистора 4. При подходе к порогу срабатывания транзистор 4 переходит в линейный режим, его коллекторный ток уменьшается, напряжение на базе транзистора 3 возрастает и вызывает его открывание. При этом открывается и транзистор 1. Высокий потенциал коллектора транзистора 1 подается на базу транзистора 2, транзистор 2 закрывается, вызывая закрывание транзистора 4. Транзисторы 1 и 3 открыты, транзисторы 2 и 4 закрыты. На выход через диод 12 с коллектора транзистора 1 подается высокий потенциал. Выходное сопротивление генератора определяется насыщенным транзистором 1.

Далее процесс повторяется.

При данном выполнении генератора импульсов нижняя граница диапазона напряжения питания расширяется до 2 В. Полученный технический результат достигается за счет снятия с базовых цепей второго и третьего транзисторов запирающего напряжения, равного половине напряжения питания. Нагрузочная способность при этом сохраняется, т.к. выходное сопротивление схемы определяется насыщенным состоянием первого или четвертого транзистора. При данном схемном решении отсутствует перезаряд конденсатора, что позволяет использовать электролитические конденсаторы, обладающие большой удельной емкостью.

Скважность генерируемых импульсов равна 2.

Простота схемы позволяет использовать небольшую элементную базу.

В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достигнутого технического результата в институте собран и испытан в диапазоне рабочих температур от минус 50oC до плюс 50oC лабораторный макет, выполненный по приведенной на фигуре схеме на базе биполярных транзисторов, диодов, дискретных резисторов и конденсаторов. Проведенные испытания показали осуществимость заявляемого генератора импульсов и подтвердили его практическую ценность.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Генератор импульсов, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, третий и четвертый транзисторы другого типа проводимости, три резистора и конденсатор, при этом эмиттеры первого и четвертого транзисторов соединены соответственно с шиной питания и общей шиной, коллекторы - с базами соответственно второго и третьего транзисторов непосредственно и соответственно через первый и второй резисторы с общей шиной и шиной питания соответственно, а базы - с коллекторами соответственно третьего и второго транзисторов, эмиттеры которых через последовательные третий резистор и конденсатор подключены к общей шине, отличающийся тем, что между базами первого и четвертого транзисторов и соответственно шиной питания и общей шиной включены соответственно четвертый и пятый резисторы, а между базами второго и третьего транзисторов в направлении, обратном относительно источника питания, включены два последовательно соединенных диода, точка соединения которых является выходной шиной.



Наверх