Формирователь высоковольтных прямоугольных импульсов

 

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ВЫСОКОВОЛЬТЙЬЖ ПРЯ14ОУГОЛЬНКХ ИМПУЛЬСОВ по авт.св. 869001, отличающийся тем, что, с целью повыиения надежности путем повмдения температурной стабильности амплитуды выходных импульсов при одновременном сокргицении длительности среза выходных юетульсов, он снабжен регулирующим транзистором, кетлпаратором , дополнительные ключевым элементом на транзисторе, источником импульсов сброса, а также двумядиодами , при этсм первый вход ксжпаратора подключен к коллектору выходно го транзистора цепочки, а второй к шине, выход компаратора соединен через первый диод с базой регулирующего транзистора, к которой через второй дяод присоединен выход источника импульсоб сброса, регулирукщий транзистор включен между эмиттерсж входного транзистора цепочки и базой одного из последуюйщх транзисторов цепочки, причем коллектор выходного транзистора цепочки связан с управлякщим электродсяк дополнительного ключевого злемента, эмиттерно-коллетсторный § переход которого включен между шиной питания и катоде выходного (О стабилитрона цепочки, который через развязьтающий резистор соединен с коллектором выходного транзистора цепочки.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) Н 03 К 5 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -,;у

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 869001 (2I) 3443149/18-21 (22) 28.05 ° 82 (46) 23.02. 84. Вюл. Р 7 (72) В.С.Уманский (53) 621 373(088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР

Р 869001, кл. Н 03 К 5/02, 01.10.81. (54)(57) ФОРИЙРОВАТЕЛЬ ВЬ СОКОВОЛЬТНЬИ HPЯИОУГОЛЬНИХ ИМПУЛЬСОВ по авт.св. Ю 869001, о т л н ч а ю— шийся тем, что, с целью повьыения надежности путем повышения температурной стабильности амплитуды выходных импульсов при одновременном сокращении длительности среза выходных импульсов, он снабжен регулирукщим транзистором, компаратором, дополнительно ключевым элементом .на транзисторе, источником импульсов сброса, а также двумя диодами, при этом первый вход компаратора подключен к коллектору выходно. го транзистора цепочки, а второй— к общей шине, выход компарато1а соединен через первый диод с базой регулирукщего транзистора, к которой через второй диод присоЕдинен выход источника нипульсоВ сброса, регулирукщий транзистор включен между эмиттером входного транзистора цепочки и базой однОго из последУющих транзисторов цепочки, причем коллектор выходного транзистора цепочки связан с управлякщим электродом дополнительного ключевого элемента, эмиттерно-коллекторннй переход которого включен между ши- Я ной питания и катодом выходного стабилитрона цепочки, который через раэвязывакщий резистор соединен с коллектором выходного транзистора. { цепочки.

1075390

2, Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение преимущественно для управления электронным потоком в электронных приборах СВЧ пролетного типа, а также для импульсного питания усилителей света и электрооптических затворов.

По основному авт.св. Р S69001 известен формирователь высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащий цепочку каскадно включенных транзисторов с последовательнюа питанием, причем база входного первого транзистора цепочки подключена к внешнему источнику импульсов запуска и через резистор соединена с общей шиной, коллектор выходного (последнего) транзистора цепочки соединен через нагруэочный резистор с шиной питания, эмиттер каждого предыдущего транзистора цепочки соединен с базой последукщего транзистора через последовательную

OC цепь, эашунтированную стабилитроном, между эмиттерами и баэамк каждого транзистора цепочки, исклю-. чая входной, включены диоды в обратном направлении, причем эмиттер выходного транзистора цепочки соединен с анодом выходного стабилитрона,, первый резистор, включенный между базой входного (первого} транзистора цепочки и общей шиной flj .

Недостатком известного технического решения является -невысокая стабильность амплитуды выходных импульсов при колебаниях температуры окружакщей среды и значительная длительность их среза.

Этот недостаток объясняется тем, что длительность среза выходного импульса определяется с одной стороны временем закирания транзисторов, . с другой - постоянной времени RC „„ фей< у где R - сопротивление резистора1

С @„ — пэраэитная емкость элементов схемы. Поэтому даже при мгновенном эапирании всех транзисторов длительность среза импульса, измеренная по уровню от 0,1 до 0,9 амплитуды, не будет меньшей, чем с 2i 2RC saic. При больших величинах Й (порядка единиц или десятков кОм) к емкости

С gg „(порядка 100 пФ) длительность среза получается недопустимо большой, до единиц мкс, что"ограничивает воэможности использования формирователя, в частности для модуляции электронных приборов СВЧ пролетного типа.

При изменении темпера.-туры окружакщей среды в: пределах больших, чем ь 10oCt изменения вели ины напряжений стабилизации стабилитронов опре

1П-1 ключевымк стабилктронами с 5-1 по 5-(1п-l); выходной стабилитрон 6, анод которого соединен с эмиттером транзистора 1-Ш, первый резистор

7, включенный между базой входного (первого) транзистора 1-1 и общей шиной, а также щ-1 диодов с 8-1 по

8-(яь-l), включенных параллельно промежуткам база-эмкттер всех транэисто„юв с 1-2 по 1- m.

База входного (первого) транзистора 1-1 цепочки подключена к внешнему источнику импульсов запуска.

Ерллектор выходного (последнего в цепочке) транзистора l-m соединен через нагрузочный резистор 2 с шиной питания (+Е ) и непосредственно соединен с выходом устройства. деляют нестабильность амплитуды импульсов .

Целью изобретения является повышение надежности путем повышения температурной стабкльности амплитуды выходных импульсов при одновременном сокращении длительности среза.

Поставленная цель достигается тем, что формирователь высоковольтt0 ных прямоугольных .импульсов снабжен регулирукщим транзистором, компаратором, дополнительным ключевьзь элементом на транзисторе, источником импульсов сброса, а так15 же диодами, при этом первый вход комцаратора подключен к коллектору выходного транзистора цепочки, а второй - к общей шине, вьзсод кэмпаратора соединен через первый диод с

20 базой регулирукщего транзистора, к которой через второй диод присо,единен выход источника импульсов сброса, а регулирукщий транзистор .включен между эмкттером входного транэкстора цепочки и базой одного из последукщих транзисторов цепочки, причем коллектор выходного транзистора цепочки связан с управлякщим электродом дополнительного клкг чевого элемента, эмиттерно-коллекторный перевод которого включен между шиной питания и катодом выходного стабилитрона цепочки, который через развязывакщий резистор соединен с коллектором выходного транзистора цепочки.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема формирователя импульсов. !

Формирователь содержит цепочку кэ каскадно включенных транзисторов с 1-1 по 1- ьп с общим нагруэочиым резистором 2 ь m « «l последовательных

Й С-цепей в составе конденсатороВ

45 с 3-1 по 3-(e-1) и резисторов с

4-1 по 4- (в-l ), зашунтированных

1075390

Эмиттер каждого предыдущего транзистора цепочки соединен с базой последующего транзистора через последовательную RC-цепь, зашунтированную ключевым стабилитроном, элементы 3-1, 4-1 и 5-1.

Формирователь также содержит клю чевой элемент 9 в виде цепочки каскадно соединенных транзисторов, аналогичной цепочке иэ элементов с 1-1, °,1- а по 6, или в виде одиночного высоковольтного транзистора 10 с резистором 11, включенным между его базой и эмиттером;компаратор 12,диоды 13 - 16 и конденсатор 17, регулирукщий транзистор 18, резисто- 35 ры 19 и 20.

При этом первый вход компаратора 12 подключен к коллектору транзистора l-tII, а второй — к общей шине, Выход компаратора соединен с анодом первого дополнительного диода 13, катод которого соединен через резистор 19 с общей шиной и соединен непосредственно с катодом второго дополнительного диода 14 и с базой регулирукщего транзистора 18, эмиттер которого соединен с эмиттером транзистора 1-1 и с анодом диода 14. Катод стабилитрона 6 через резистор 20 соединен с коллектором транзистора 1-III.Ключевой элемент 9 (промежуток коллектор-эмиттер транзистора 10) включен между шиной питания (+Е ) и катодом стабилитрона 6, à его управляющий вход (промежуток база-эмиттер) подключен к коллектору транзистора l-IIIчерез разделительный конденсатор 17.

Ваза транзистора 18 через диод

15 соединена с внешним источником 4О импульсов сброса, а промежуток базаэмиттер транзистора 1-1 эашунтирован диодом 16 в обратном включении °

Коллектор транзистора 18 соединен с базой одного иэ транзисторов це- 45 почки (кроме первого), например, с базой транзистора 1-2.

Формирователь работает следующим образом.

В исходном состоянии в интервалах между импульсами все транзисто-. ры с 1-1 по 1- tn и транзистор 10 заперты. От шины питания +Е„ через последовательно включенные резисторы 2 и 20, стабилитрон 6, стабилит-. роны 5-1,... 5-(m-l), диоды 8"1,..., 8-(в-l), 16 и резистор 7 протекает постоянный ток, поддерживаний все стабилитроны в режиме стабилизации напряжения. Этим током обеспечива- 60 ется с одной стороны равномерное распределение падения напряжения ,между транзисторами 1-1,...,1-в, а с другой — их надежное запирание, поскольку к базам всех и-р-п тран- 65 зисторов прикладывается отрицательное напряжение от диодов 8-1, 8-(III-1) и. 16. Конденсаторы 3-1,..., 3-(m-1) заряжены каждый до напряже-. ния стабилизации стабилитронов 5-1, ...,5-(в-1). Транзистор 18 работает в это время в активном режиме.

Потенциал Е я, коллектора транзистора 1-в относительно общей шины определяется суммой падений на пряжения на стабилитронах 5-1,...> .

5- (III-1), 6, диодах 8-1 у..., 8- (nI» l), 16 и резисторе 7. Постоянство этого напряжения обеспечивает стабиль- ность амплитуды выходных импульсов как при вариациях напряжения +Ек иа шине питания, так и при изменениях температуры окружакщей среды. Стабилизация достигается следуацим образом. Если напряжение превысит заданный номинал, то в компараторе

12 вырабатывается положительное напряжение рассогласования, поступающее через диод 13 на базу регулирукщего транзистора 18 и запирающие диоды 14 и 5. Транзистор 18 приоткрывается и шунтирует стабилитрон

5-1, благодаря чему увеличивается ток через резистор 2. Tmc транзистора 18 замыкается на общую шину через диод 16 и резистор 7. В результате напряжение Е „„ на коллекторе транзистора 1-щ относительно общей шины поддерживается постояииьцц.

Эапирание-транзистора 1-1 с помощью диода 16 при работе регулирукщего транзистора 18 предотвращает воэможность формирования ложных импульсов под действием наводок и помех, которые могут поступать на базу транзистора 1-1.

При подаче на базу транзистора

1-1 прямоуголъ ного положительного импульса запуска от внешнего источника, транзистор 1-1 открывается и переходит в наснценное состояние. .Протекание тока эмиттера транзистора 1-1 через резистор 19 и диод 14 обеспечивает надежное запирание транзистора 18, тем самым он отключается на время импульса. Нотенциап коллектора транзистора 1-1 отно сительно эмиттера резко падает и к переходу база-эмиттер транзисторе

1-2 в первый момент прикладывается напряжение, существукщее на емкости р- и перехода стабилитрона 5-1 и емкости коллектор-эмиттер запертого транзистора 18. Этим обеспечивается форсированный перезаряд емкости эмиттерно-базового перехода транзистора 1-2, способствукщий его ускоренному отпиранию. Открытое состояние транзистора 1-2 поддерживается в результате разряда конденсатора 3-1 через резистор 4-1, эмиттерный переход транзистора 1-2

1075390 и открытый под действием импульса запуска транзистор 1-1. Далее описанный процесс отпирания первых двух транзисторов 1-1 и 1-2 распространяется на все последукщие, что и обеспечивает формирование фронта выходного импульса с плоской вершиной. Транэистор 10 при этом остается запертые. Стабилитроны. 5-1,...

5-(аг-1) и 6 выключаются.

Пренебрегая величинами падения напряжения на диодах 14, 8-1,...8-(e-1) и 16 и открытых транзисторах

1-1, ° 1- щ, для амплитуды выходных импульсов приближенно можно принять, что 15

1 9ых "Е х- хи Efq p (1) где Ед« Е„ ъ - падение напряжения на низкоомном резисторе 19. Поскольку напряжение Е,„ стабилизировано описанным выае способом, то тем 2р самым согласно (1) достигается повышенная стабильность амплитуды выходных импульсов как при вариациях питакщего напряжения +Ек,так и при изменениях температуры окружающей 25 среды.

В момент окончания импульса запуска от внешнего источника через диод 15 на базу транзистора 18 подается импульс сброса. Транзистор открывается, протекание тока его эмиттера через диод 16 и резистор

7 обеспечивает надежное эапирание транзистора 1-1 ° Ток коллектора транзистора 18 пРотекает через диод 35

8-1 и стабилитрон 5-(tg-2), s результате запираются транзистор 1-2.и

ace последукщие вплоть до выходного транзистора 1-В.. При этом обеспечивается формирование среза им» пульса„ В стабилитронах 5-(ъ-2),... 4О

5-(g"1) и 6 восстанавливается режим стабилизации, а конденсаторы

3-(ю-2),...,3-(в-l) заряжаются до исходного напряжения, равного напряжению стабилизации стабилитро- 45 нов. Их заряд происходит через резисторы 4- (Ф-2),...,4- (в-1) . При этом на резисторе 20 возникает перепад напряжения. Этот перепад дифференцируется с помощью кон,денсатора 17 и резистора ll и по ступает с положительной полярностью на базу транзистора 10 ключевого элемента 9. Транзистор 10 кратковременно отпирается и шунтирует резисторы 2 и 20, при этом через транзистор 10 происходит ускоренный заряд параэитной емкости С „ элементов схемы (приведенной к выходу устройства, т.е. к коллектору транзистора 1-Ю) . Благодаря этому достигается сокращение длительности среза импульсов, которая будет определяться соотношением

Л 2 й40 й

"с " 2 — с

R2 R Вых r где Й,ю " сопротивление открытого (насыщенного) транзистора 10, причем R << Р

Ц вЂ” сопротивление ре э ис тора 2 .

После окончания импульсов запуска и сброса транзисторы 1-1,...,1-щ и 10 возвращаются в исходное запертое состояние, а транзистор 18 переходит в активный режим под действием выходного сигнала компаратора 12, поступакщего через диод 13 на его базу и запирающего диоды

14 и 15.

Положительный технический эффект благодаря вновь введенным элементам 9-20 заключается в повышении стабильности амплитуды выходных импульсов как при колебаниях питающего напряжения, так и при изменении температуры окружающей среды.

Кроме того, обеспечивается повышение крутизны среза импульсов, что расширяет воэможности применения формиров а тел я.

1075390

Составитель В.Казаков

Техред С.Легеэа

Коррек тор A. Эимокосов

Редак тор В. Иванов а

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 515/49 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F.-35, Раушская наб., д. 4/5