Генератор прямоугольных импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в передающих устройствах, в контрольно-измерительном и испытательном оборудовании. Генератор прямоугольных импульсов содержит источник питания, один полюс которого соединен с общей шиной, а между другим полюсом и общей шиной последовательно включены первый зарядный элемент, накопитель и нагрузка, зашунтированная вторым зарядным элементом, коммутирующий элемент, генератор запускающих импульсов, соединенный с общей шиной и подключенный выходом к первому резистору, конденсатор и второй резистор. С целью расширения рабочего диапазона амплитуд, длительностей и скважностей выходных импульсов при увеличении точности поддержания плоской вершины импульсов коммутирующий элемент выполнен на транзисторе и дополнительно введены делитель напряжения и два диода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4468509/24-21 (22) 29.07.88 (46) 23.12.90, Бюл. ¹ 47 (72) В.М.Мещеряков (53) 621,374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 851762, кл. Н 03 К 7/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 983996, кл. Н 03 К 3/53, 1982. (54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в передающих устройствах, в контрольно-измерительном и испытательном оборудовании.

Генератор прямоугольных импульсов содержит источник питания, один полюс котоИзобретение относит"я к импульсной технике и может быть использовано в импульсных передающих устройствах, в контрольно-измерительном и испытательном оборудовании, в исследовательских установках для получения прямоугольных импульсов напряжения и тока с регулируемой в широких пределах амплитудой, длительностью и скважностью импульсов, Цель изобретения — расширение рабо- . чего диапазона амплитуд, длительностей и скважностей выходных импульсов при увеличении точности поддержания плоской вершины импульсов.

На чертеже приведена электрическаясхема генератора прямоугольных импульсов.

Генератор содержит источник 1 питания, один полюс которого соединен с общей шиной 2, а между другим полюсом и общей шиной 2 последовательно включены первый

„„5U „„1615860 А1 рого соединен с обшей шиной, а между другим полюсом и общей шиной последовательно включены первый зарядный элемент, накопитель и нагрузка, зашунтированная вторым зарядным элементом, коммутирующий элемент, генератор запускающих импульсов, соединенный с oGщей шиной и подключенный выходом к первому резистору, конденсатор и второй резистор. С цель|о расширения рабочего диапазона амплитуд, длительностей и скважностей выходных импульсов при увеличении точности поддержания плоской вершины импульсов коммутирующий элемент выполнен на транзисторе и дополнительно введены делитель напряжения и два диода. 1 ил. зарядный элемент 3, накопитель 4 и нагрузка 5, зашунтированная вторым зарядным элементом 6, Генератор содержит также коммутирующий элемент 7, генератор 8 запускающих импульсов, соединенный с общей шиной 2 и подключенный выходом к одному выводу первого резистора 9, конденсатор 10, второй резистор 11, делитель

12 напряжения и два диода 13 и 14. Коммутирующий элемент 7 выполнен на транзисторе, коллектор которого соединен с общим выводом делителя 12 напряжения и с общей шиной, эмиттер — с входом делителя 12 напряжения и с точкой соединения первого зарядного элемента 3 с накопителем 4, а база — с другим выводом первого резистора 9 и через два соединенных последовательно диода 13 и 14 с выходом делителя 12 напряжения. При атом диоды 13 и 14 включены в запирающем относительно тока базы направлении, Точка межсоединения

1615860 диодов 13 и 14 связана через конденсатор

10 с общей шиной 2 и через второй резистор

i1 с точкой соединения накопителя 4 и нагрузки 5.

В тексте приняты следующие обозначе- 5 ния; Са — емкость накопителя 4; C10 — емкость конденсатора 10; 14 — ток разряда накопителя 4; 110 — ток разряда конденсатора 10; К вЂ” коэффициент передачи делителя

12 напряжения, V4 — напряжение на накопи- 10 тЕле 4; Ч4макс, Чамин — наибсльшеЕ и наименьшее напряжения на накопителе 4; Ч5—

; напряжение на нагрузке 5; Ч5нач Ч5кон

; напряжения на нагрузке 5 в начале и в конце импульса; Ч57, Чэ7 — напряжения база — 15

:,коллектор и эмиттер — коллектор транзисто;, ра коммутирующего элемента 7, Ч10 — на1, ПряжЕНИЕ На КОНдЕНСатОрЕ 10; Ч10макс,, Ч10мин — наибольшее и наименьшее напРЯ, жения на конденсаторе 10; V« — напряже- 20 ние HB резисторе 1 1; Чвх.12, Чаых.12 напряжения на входе и выходе делителя 12 . напРЯжениЯ; V14r p. — пРЯмое напРЯжение на, диоде 14; R5 — сопротивление нагрузки 5;, Rg — сопротивление резистора g; R11 — со- 25, ПРОтИВЛЕНИЕ РЕЗИСтОРа 11; Каых12 — ВЫХОД ное сопротивление делителя 12

I НаПряжЕНИя; Хи — дЛИтЕЛЬНОСтЬ ИМПуЛЬСа, Генератор прямоугольных импульсов работает следующим образом.

B паузах между импульсами ток в цепи базы транзистора коммутирующего элемен. та 7 отсутствует, элемент 7 заперт, накопитель 4 заряжается от источника 1 питания через зарядные элементы 3 и 6 до напряже- 35

НИЯ Чамакс, ОПРЕДЕЛЯЕМОГО ВРЕМЕНЕМ ЗаРЯДа и параметрами элементов 1,3,4 и 6. При этом нагрузка 5 шунтируется элементом 6 и напряжение на нагрузкс 5 близко к нулю.

8 паузах между импульсами также заря- 40 жается конденсатор 10 через делитель 12 и диод 14 до напряжения Ч10макс. При

Ч14пр.— 0 И R«» Ваых.12

Ч10макс = Ч4макс К (1)

Чвых.12 45 где К=

Чах.12

При поступлении запускающих импульсов с генератора 8 через резистор 9 в цепь базы транзистора коммутлрующего элемента 7 задается ток, транзистор отпирается, напряжения V37 и V57 снижаются.

При достижении V37 = V10 отпирается диод 13, в его цепи появляется и растет ток, а ток базы транзистора коммутирующего элемента 7 при этом уменьшается, что пре- 55 пятствует дальнейшему снижению Ч37, и

Чэ7фиксируется науровнс Чэ7=Ч10, Т,е. При. отпирании запускающим импульсом транзистор коммутирующего элемента 7 работает в режиме эмиттерного повторителя, обеспечивая Чэ7 = Ч10, а диод 13 выполняет роль диода смещения, При отпирании элемента 7 диод 14 запирается, а конденсатор 10 разряжается через резистор 11 и через диод 13 и резистор

9, При этом к моменту окончания запускающих импульсов напряжение на конденсаторЕ 10 дОСтИГаат ВЕЛИЧИНЫ Ч10мин.

При отпирании элемента 7 накопитель

4 разряжается через элемент 7 и нагрузку 5, за счет чего на нагрузке 5 формируется импульс напряжения величиной

14 раар. Хи +

Са

Ч5 кон. = Ч5 нач (5) где с учетом того, что Ч« = V4 и при

R«» R5, Rg » R«

V5 нач + V5 кон

14 разр

C6) Ч4 макс + V4 мин

10 р»р

14 разр. Хи

V4 мин = Ч4 макс (8)

С4

Из (4) — (8) следует:

V5 кон V5 нач

V5 нач

R5 С4 Хи — — — R«C1o — К 2 (g) R5C4R11C1o + R» С10+хи

Хи 2 4

По окончании запускающего импульса ток базы транзистора коммутирующего элемента 7 становится равным нулю, транзистор запирается.

Ч5 = v4 — ЧЭ7, (2) где Чэ7 = V10. (3)

Элемент 6 при этом заперт, К моменту окончания запускающих импульсов накопитель 4 разряжается до напряжения V4M».

Напряжение на нагрузке 5 в начале импульсаа в соответствии с (2), с учетом (1) и (3):

Ч5нач. = Ч4макс (1 K). (4)

Напряжение на нагрузке 5 в конце импульса за счет изменения напряжений V4 и

Ч10 при разряде накопителя 4 и конденсатора 10 составляет:

1615860.Введя обозначения

М R5 С4 ти опт и N= и и опт из (9) и (10) получают 5 кон 5 нач 5 нач

Обозначив через 7и о», длительность

ИМПуЛЬСа., СООтВЕтСтВуЮщуЮ Ч5кон = 1/5нач, из (9) получают р11 C Þ вЂ” RS С4 и оп (10) 1 вЂ

М M 1 N (2 + 1) (- — — — ) +

Для нормальной работы генератора необходимо условие

К)1 — е или М >

1 (12)

in (1 — K) Анализ выражения (9) и (11) показывает, что неравномерность вершины выходных импульсов генератора не зависит от амплитуды и скважности и в определенных пределах слабо зависит от длительности импульсов. Так, при М = 5 (что соответствует примерно 20%-ному максимальному разряду накопителя 4) и К = 0,3 в диапазоне длительностей импульсов от 0 до ти опт (при этом N = 0....1) неравномерность вершин импУльсов не пРевышает 4-0,4% от Ч5нач„а в диапазоне длительностей импульсов от 0 до 1,2 т„о„(или N = 0...1,2) не превышает ч-0,4%. При М = 10 (10%-ный максимальный разряд накопителя 4) и К = 0,2 в диапазоне

N = О.,Л неравномерность вершин импульсов не превышает+0,11% от Vs»<, а в диапазоне N =0...1,2 не превышает ч- 0,11%.

Следовательно, генератор без переналадки обеспечивает высокую точность под5

45 держания плоской вершины выходных импульсов в широком диапазоне амплитуд, длительностей и скважностей импульсов.

Применение в коммутирующем элементе транзистора, включенного по схеме с общим коллектором (по схеме эмиттерного повторителя) обеспечивает, благодаря наличию глубокой отрицательной связи по току, низкую чувствительность устройства к разбросу параметров транзисторов, позволяет (по сравнению с ламповым коммутирующим элементом) значительно сократить потери энергии в коммутирующем элементе.

CDормула изобретения

Генератор прямоугольных импульсов, содержащий источник питания, один полюс которого соединен с об цей шиной, а между другим полюсом и общей шиной последовательно включены первый зарядный элемент, накопитель и нагрузка. параллельно которой включен второй зарядный элемент, коммутирующий элемент, генератор запускающих импульсов, соединенный с общей шиной и подключенный выходо;-1 к одному выводу первого резистора, конденсатор и второй резистор, о т л и ч а ю щ и и г. я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона амплитуд, длительностей и скважностей выходных импульсов при увеличении точности поддержания вершины импульсов, в него дополнительно введены делитель напряжения и два диода, а коммутирующий элемент выполнен на транзисторе, коллектор которого соединен с общим выводом делителя напряжения и с общей шиной, эмиттер — с входом делителя напряжения и с точкой соединения первого зарядного элемента с накопителем, а база — с другим выводом первого резистора и через два соединенных последовательно диода, включенных в запирающем относительно тока. базы направлении, — с выходом делителя напряжения, при этом точка соединения диодов через конденсатор связана с общей шиной и через второй резистор — с точкой соединения накопителя и нагрузки.

1615860

Составитель Е.Миркин

Техред M.×îðãeíòàë Корректор З.Лончакова

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3995 Тираж 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5