Формирователь пилообразного напряжения
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советск их
Социалистических
Республик (»)1005282 (6I ) Дополнительное к авт. свиа-ву Ит 919069 (22) Заявлено 14.07.81 {21) 3316256Л.8-21 (51)M. Кл.
Н 03 К 4/50 с присоединением заявки М
Гасударственный квинтет (23) П риоритет
СССР ие иелеи кзебретевий и етнрытий
Опубликовано 15.03.83. Бюллетень Мз 10 (53) УД К621.374 (088.8) Дата опубликования описания 17.03.83 (72) Автор. изобретения
B.Ã. Анучин (7l ) Заявитель (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в поисковой системе фазовой авто подстройки частоты.
По основному авт. св. % 919069 известен формирователь пилообразного напряжения, содержащий дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к первой входной шине устройства, инвертирующнй вход через первый резистор соединен со второй входной шиной устройства, а через конденсатор - с выходом дифференциального усилителя, делитель напряжения, подключенный между шинами источника питания, первый транзистор, эмиттер которого подключен к базе второго тракзистора и к одному иэ выводов второго резистора, третий транзистор, эмиттер которого подключен к общей шине устройства, полевой 2о транзистор, третий и четвертый резисто
Pbl °
С целью увеличения размаха формируемого напряжения при одновременном упрощении устройства коллектор первого тракзистора подключен к выходу делителя напряжения, база - к стоку полевого транзистора, затвор которого подключен к выходу делителя напряжения, исток - к выходу устройства, база третьего транзистора подключена к коллектору второго транзистора и через третий резистор к общей шине устройства, коллектор - к второму выводу второго резистора, эмиттер второго транзистора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, а база через четвертый резистор к третьей входной шине устройства(1).
Недостатком устройства ямяется ограниченность функциональных воэможностей, так как оно не обеспечивает управление начальной фа..ой колебаний и синхронизашпо частоты.
Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства путем обеспечения управления начальной фазой колебаний и обеспечения синхронизации чагтоты.
3 100S282 4
Поставленная пель достигается тем, та включения схемы (фиг.2а). В первый что в формирователь пилообразного напря- мсмент включения схемы транзистор 18 жения, содержащий дифференциальный уси- под воздействием напряжения запрета литель, неинвертируюнтий вход которого оказывается открытым, а напряжение подключен "к первой входной шине устрой- между обкладками конденсатора 3 равно ства, инвертирующий вход через первый нулю. Эмиттерный ток транзистора 18, резистор соединен со второй входной ши- протекая через резистор.11, создает ной устройства, а через конденсатор с положительный перепад напряжения на выходом дифференциального усилителя, базе транзистора 9, коллекторный ток делитель напряжения, подключенный между т0 последнего, протекая через резисторы 7 шинами источника питания, первый тран- и 12, создает отрицательный перепад на эистор, эмиттер которого подключен к базе транзистора 8 и эмиттерный переход базе второго транзистора и к одному иэ последнего открывается. Отрицательный выводов второго резистора, третий тран- перепад напряжения на базе транзистора зистор, эмиттер которого подключен к 1S 8 через открытый эмиттерный переход общей шине устройства, полевой транзис передается на инвертирующий вход уситор, третий и четвертый резисторы, кол- лителя. Вызванный таким путем отрица . лектор первого транзистора подключен к тельный скачок напряжения на инвертивыходу делителя напряжения, база - к рующем входе вызывает быстрый рост стоку полевого транзистора, затвор ко- 20 выходного напряжения усилителя, кототорого подключен к выходу делителя на- рый вызывает заряд конденсатора 3 по пряжения, исток — к выходу устройства, цепи: верхняя обкладка конденсатора 3база третьего транзистора подключена к -емиттерно-коллекторный переход транколлектору второго транзистора и через зистора 8-эмиттерный переход транзиотретий резистор — к общей шине устрой- zS тора 9-обитая шина 16-источник питаства, коллектор - к второму выводу вто- ння-выход усилителя 1-нижняя обкладка рого резистора, эмиттер второго тран- конденсатора 3. эистора подключен к инвертирующему вхо Протекаю тий по этой цепи ток конденду дифференциального усилителя, а база сатора 3, на резисторе 11 совпадает с через четвертый резистор - к третьей З0 направлением эмиттерного тока транзиовходной шине Устройства, введен четВеР- тора 18 и заблокирует транзисторы 9 и тый транзистор и четвертая входная шт - 8 в открытом состоянии. После того, на, соединенная с базой четвертого трен, как отрицательный скачок напряжения на зистора, коллектор которого соединен с инвертирующем входе усилителя достигашиной питания а эмиттер - с базой треть er напряжения которое ниже напряжения
Э
3S
r его транзистора. Upy а выходное напряжение усилитеНа фнг. 1 приведена принципиальная ля 1 достигает максимального значения электрическая схема устройства; на Е О,конденсатор 3 полностью эаряфиг. 2 и 3 - эпюры, поясняющие работу, устройства. разрядно-зарядной цеци, ста новится равУстройство содержит дифференциаль40 ным нулю, блокировка с транзисторов 9,8 ный усилитель 1, первый резистор 2, снимается, но они остаются открытыми конденсатор 3, делитель нар ения на . б а даря тому, что к б е тр истор
Резисторах 4 и 5, пеРвый транзистор 6, g приложен еще положит льный перепад, вызванный эмиттерньтм током транзистора транзистор 9, полевой транзистор 10, 4S
18, вызванного напряжением запрета. резисторы 11 и 12, входные шины 13, В момент времени б.т (фиг.2а,a) на14 и 15, общую шинУ 16, дополнитель пряжение запрета на четвертой входной нУю четвеРтУю входную шину 17, допол- шине 17 падает, транзистор 18 закрыванительный транзистор 18. Напряжения ется, поскольку конденсатор 3 полностью на входных шинах 13, 14 и 15 равны
50 заряжен, его зарядный ток, протекающий напР ен ю средней точки Ест источни" р эмиттерный переход тр ис ор 9, ка сигнала (напРимер фазового детектоРа). Равен нулю, транзистофт 9 g 8 также
Е„-т приблизительно Равно половине закрываются, но напряжение на инвертирунапряжения источника питания. тащем входе остается ниже минимального
Рассмотрим работу устройства для
SS входного напряжения, благодаря электри случая управления начальной фазой коле- ческому заряду íà обкладках конденсат баний, когда на четвертую входную шину ра 3 Пос ольку напряжение аа инверти
17 подано напряжение запрета до мскен- руютцем входе усилителя 1 ниже напряреход транзистора 9-общую шину-источник питания-выход усилителя 1-нижнюю обкладку конденсатора 3. Поскольку со- . противление резистора 2 на несколько порядков выше сопротивления цепей разряда, то роль тока, протекающего через этот резистор ничтожно мала. Начавший ся через первую цепь разряд конденсатора 3, уменьшает отрицательный и положительный заряды соответственно на нижней и верхней обкладках конденсатора.
Уменьшение этих зарядов приводит к уменьшению напряжения на конденсаторе
3 с начальной полярностью, соответствующей знакам заряда, но увеличеншо выходного напряжения, поскольку потенциал верхней обкладки конденсатора 3, благодаря открытому эмиттерному переходу транзистора 8, будет отличаться от величины напряжения средней точки Ес, приложенного к третьей входной шине 15, на величину падения напряжения на резисторе 12.Îòêpûâøèåñÿ транзисторы 8 и 9. второй цепи обеспечивают кроме протекания разрядного тока конденсатора также отрицательный скачок входного напря жения на инвертирующем входе усилителя до величины напряжения, которое ниже миги:лального входного напряжения ()э, .,„,и отрицательный скачок напряжения на инвертирующем входе вызывает быстрый. рост выходного напряжения, что ускоряет разряд конденсатора, а затем обеспечивает его переэаряд. В тот момент времени разряда конденсатора 3, когда напряжение между его обкладками снижается до напряжения, равного сум- ме напряжений на эмиттерных переходах транзисторов 8 и 6 в режиме запирания, первая цепь разряда отключается.
В момент времени 1 (фиг.2в), когда выходное напряжение достигает своего максимального значения, ток перезаряда конденсатора 3. и следовательно коллекторный ток тракзистора 8 уменьшается до такой величины, цри которой напряжение íà резисторе ll, вызванное протеканием через него коллекторного тока тракзистора 8 начинает закрывать тран зистор 9 и уменьшает его кщгэкторный ток..Падение напряжения на резисторе
12, вызванное протеканием тока транзистора 9, также начинает уменьшаться, что приводит- к запиранию транзистора 8.
В момент запирания тракзистора 8 нижняя обкладка конденсатора 3 находится под максимальным выходным напряжением, а верхняя обкладка вместе с инвертирующим входом усилителя - под напряже5 100éé жения на второй входной шине 14, через резистор 2 течет ток в направлении конденсатора 3, при этом верхняя обкладка получает положительные приращения напряжения. 3
Но пока входное напряжение на инвертнрующеи входе усилителя будет ниже .(.. выходное напряжение остается 17Ил на максимальном Е,р „постоянном уровне, его реакция через конденсатор 3 на t0 вход отсутствует и рост напряжения на входе происходит быстро.
С момента времени ф, (фиг. 2б), когда входное напряжение достйгает минимального напряжения g>< .„, выходное на- tS пряжение начинает падать от максима ного напряжения 3blx еахдо выходного порогового напряжения Е „„, . Благодаря реакции выходного йапряжения через конденсатор 3 на инвертирующий вход 20 (отрицательная обратная связь) падение выходного напряжения происходит медлен
: но.. Поскольку интервал времени ".„- + очень мал, то за начало фазы пилообразного напряжения можно считать время + 25
В момент времени, когда падающее выходное напряжение (фиг. 2в) достнт ает оро ыходно"о напр"е" ЕЬыхпор полевой транзистор 10 начинает открываться,стоковый,ток, протекая в базовой 30 цеци транзистора 6, вызывает увеличение коллекторного тока последнего и напряжения на затворе транзистора 10, что приводит к лавинообразному процессу открытия и блокированию в открытом соо3S тоянии тракзисторов 10 и 6. Змнттерный ток транзистора 6, протекая через резистор 12, вызывает падение напряже ння на базе транзистора 8, последний открывается, его коллекторный ток (фиг.
2б), протекая через резистор 11, создает падение напряжения, которым открывается тракзистор 9, коллекторный ток последнего, протекая через резисторы
7, 12-и базу транзистора 8, блокирует
45 транзисторы 8 и 9 в открытом состояtttttt, Благодаря мгновенно проистекшему процессу открытия транзисторов и их блокированию создаются две цепи разряда конденсатора 3. Первая цепь разряда содержит верхнюю -обкладку конденсатора
3-эмиттерный переход тракзистора 8эмиттерно-коллекторный переход транзистора 6-р-yI переход полевого транзистора 10-нижнюю обкладку конденса« тора 3. Вторая цець, как уже упоминалось выше, содержит верхнюю обкладку конденсатора 3-змиттеркз коллекторный переход тракзистора 8-эмиттерный пенщем, которое несколько ниже напряжеши0,,„. Таким образом, схема при84 z m Рассмотрим работу устройства для случая синхронизации колебаний, когда на четвертую входную шину 17 подана последовательность прямоугольных сии« хроннзируюшнх импульсов (фиг. За). B первый момент включения схемы напряжение U Поскольку напряжение на инвертирую .щем входе усилителя ниже напряжения на второй входной шине 14, через резистор 2 потечет ток в направлении конденсато ра 3, при атом верхняя обкладка получа ет положительное приращение напряжения. Это приращение напряжения, воэдей ствуя на инвертирующий вход усилителя, вызывает падение выходного напряжения (фнг. Зв). Благодаря воздействию на инвертирующий вход через конденсатор 3 также выходного напряжения скорость падения последнего замедляется. В момент времени л (фиг.3a), когда выходное напряжение еше не успеет достигнуть порогового значения Е jy хg на четвертую входную шину 17 поступает сннхронизирующий импульс, транзистор 18 открывается, его эмиттерный ток протекает через резистор 11, на последнем создается падение напряжения, которым открывается транзистор 9, коллекторный ток последнего, протекая че»рез резисторы 12, вызывает падение напряжения на базе транзистора 8 и эмиттерчый переход последнего откры» вается. Падение напряжения на базе транзистора 8 через открытый емиттерный переход передается на инвертирующий вход усилителя. Вызванный таким образом отрицательный скачок напряжения на инвертнрующем входе вызывает быстрый рост выходного напряжения. Быстрый рост выходного напряжения усилителя вызывает вначале разряд, а затем переэаряд конденсатора 3 по ранее рассмотренной второй раэряднозарядной цепи, содержащей верхнюю обкладку конденсатора 3-емиттерно-коллекторный переход транзистора 8-емиттерный переход транзистора 9-общую шину-источник питания-выход усилителя 1» -нижнюю обкладку конденсатора 3. Протекающий по атой пепи разрядно-еаряд30 ный ток конденсатора 3 вызывает бло— кирование транзисторов 8 и 9 в открытом состоянии и. наличие синхронизирующвго импульса на четвертой входной шине 17 оказывается излишним. 1% В момент времени Ь (фнг.3б,в}, к . которому выходное напряжение достигло . максимального значения, а конденсатор 3 зарядился, ток заряда равен нулю и с окончанием синхронизирующего импуль гф са емиттерный переход транзистора 8 закрывается. В силу протекания через резистор 2 тока в направлении кон, данса« тора, напряжение на инвертирующем вхо. де растет. В момент времени 4, когда напряжение на инвертирующем входе усилителя достигает Ов,,„, выходное напряжение начинает палат™ь, T.е. начинается прямой ход 1елообраэного напряжения. 30 В момент времени 4, когда выходное напряжение еще не достигло порогового уровнй B@+, т.е. когда цикл собствен» ых колебанййне закончился, на четвертую входную шину 17 поступает синхроЗ низирующий импульс, оканчивается пря» мой вход и далее процессы протекают в такой же последовательности, как и после момента времени Ьс. На фнг. Зв пунктирнай линия соответствует окончанию перищ ода сзободных колебаний. Таким образом, технический принцип, основанный на обрыве прямого хода zoneбательного процесса в любой момент времени, переводе выходного напряжения от у любого его значения до своегр максимальвого значения, позволяет расширить функциональные* возможности устройства. Транзистор 18 может:быть подключен также емиттером к общей шине устрой © ства, коллектором к базе второго или коллектору третьего транзисторов 8 или 9. Формула изобретения Формирователь пилообразного напряжения по авт. cs» % 919069, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей 9 1008282 10 путем обеспечения управления начальной ной питания, а эмиттер - с базой треп фазой колебаний и обеспечения синхро- его транзистора. византии частоты, в него введен четвер- Источники информадни, . тый транзистор и-четвертая вкодная шина, принятые во внимание при экспертизе соединенная с 6&3 четвертого тра изнс- у 1 . Авторское свидетельство СССР тора, коллектор которого соединен с ши- М 919069,.кл. Н 03 К 4150, 1981. 1005282 II ! 1I 11 ВНИИПИ Заказ 1 924/ 76 Тирам 934 Подписное Фнлнал ППП Патент ° Г. Ужгвраа, уа. Проектная, 4
