Генератор импульсов

 

Применение: изобретение относится к электронной технике, в частности к электронным генераторам импульсов, может использоваться в операционных усилителях с компенсацией дрейфа напряжения смещения. Сущность изобретения: устройство содержит дифференциальную транзисторную пэру 1, 2, генераторы 3-8 тока, биполярные транзисторы 9.10, 12, полевой транзистор 13, диод 14, конденсатор 11. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (19) (1)) (я)з Н 03 K 4/04, 3/023

ГОСУДАРСТВЕ НЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) и ДЯ

)!» -"« Р -.; ") /Ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4853947/21 (22) 25.07.90 (46) 30.06.93. Бюл.3Ф 24 (71) Киевский научно-исследовательский институт микроприборов Научно-производственного обьединения "Микропроцессор (72) П.А.Власенко (56) Гребен А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем, Пер.с анг,под ред.Е.Х.Kapaeposa. М.: Энергия, 1976, стр.42-44. 65-66, 69-70, Патент ClUA hk 3803516, кл. Н 03 К 3/26, 1974.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к электронным генераторам импульсов.

Преимущественная область использования — интегральная электроника. Схема может быть применена как составная часть операционного усилителя с периодической компенсацией дрейфа напряжения смещения, аналого-цифрового или цифроаналогового преобразователя, преобразователя напря-. жение-частота и других интегральных электронных устройств, содержащих генераторы импульсов напряжения, а также как самостоятельная интегральная схема.

Цель изобретения — расширить функциональные воэможности устройства за счет дополнительного генерирования прямоугольных импульсов при одновременном обеспечении независимой регулировки вер хнего и нижнего уровней треугольных и прямоугольных импульсов; обеспечить возможность изготовления устройства по упрощенной Bl-FET-технологии (повысить (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ (57) Применение: изобретение относится к электронной технике, в частности к электронным генераторам импульсов, мо жет использоваться в операционных усилителях с компенсацией дрейфа напряжения смещения. Сущность изобретения: устройство содержит дифференциальную транзисторную пару 1, 2, генераторы 3-8 тока. биполярные транзисторы 9, 10, 12, полевой транзистор 13, диод 14, конденсатор 11. 1 э.п.ф-лы, 1 ил. технологичность), при этом исключить зависимость формы и частоты импульсов от ко. эффициентэ передачи тока базы в цепь коллектора биполярных транзисторов.

Схема электрическая принципиальная предЛагаемого генератора треугольных импульсов представлена нэ чертеже. а приме. ром его конкретного выполнения может служить генератор треугольных импульсов, входящих в Состав микросхемы 1417УД21, где он используется в качестве генератора синхроси гнала.

В состав схемы генератора входит компаратор на дифференциальной паре транзисторов 1 и 2; источники постоянного тока

3-8; транзисторы, работающие в ключевом режиме, 9 и 10; конденсатор 11; управляемый источник напряжения на транзисторах

12, 13 и диоде 14, шине источников питания положительного Ucc+ и отрицательного

Ucc- напряжения, шины источников напряжения ограничения верхнего Uh и нижнего

01 уровней треугольных и прямоугольных

1824667 импульсов, две выходные шины треугольных Us и прямоугольных Um импульсов напряжения, Величина тока источника на полевом транзисторе определяется из соотношения:

1- k(W/l )Uo, (1) где l — ток стока (истока) полевого транзистора при нулевом напряжении затвор-исток (ток насыщения), А;

k — удельная проводимость (крутизна) полевых транзисторов на кристалле микросхемы, А/В;

L — длина канала транзистора, мкм;

W — ширина канала транзистора, мкм;

Uo — напряжение отсечки полевых транзисторов на кристалле микросхемы, В.

Необходимо отметить, что значения удельной крутизны и напряжения отсечки определяются параметрами технологического маршрута и для всех полевых транзисторов на кристалле одной микросхемы одинаковы, поскольку изготовление всех компонентов микросхемы происходит в едином технологическом цикле. Поэтому величина тока источника в виде полевого транзистора с закороченными затвором и источником определяется конструкцией транзистора, а именно отношением W/L этого транзистора. Следовательно, задавая определенное отношение W/L, можно обеспечить вполне определенный ток истсчника. Соотношение токов заряда и разряда можно, таким образом, обеспечивать задавая определенное отношение W/L источника тока заряда

5 и источника тока разряда 7. Более точное соотношение токов заряда и разряда можно обеспечить параллельным включением нескольких (в зависимости от требуемого соотношения) конструктивно идЕнтичных транзисторов-источников тока заряда и разряда.

Источник тока 4 задает рабочий ток дифференциальной паре транзисторов компаратора, источники 3 и 6 управляют работой управляемого источника напряжения, источник 8, имеющий малое отношение

W/L. компенсирует ток утечки стока транзистора 2 и предотвращает ложное срабатывание (открывание) этим током транзисторов 9 и 10, работающих в ключевом режиме. Такой режим обеспечивается тем, что ток источника 4 больше тока источника 8, а разница токов этих источников больше или равна сумме токов источников 6 и 7, при этом, если ток источника 4 протекает через канал транзистора 2 (разряд конденсатора 11), то транзисторы 9 и 10 насыщаются и токи их коллекторов определяются только токами источников 6 и 7 соответственно и не зависит от коэффициентов передачи базы в цепь коллектора транзисторов 9 и 10. Благодаря этому токи заряда и разряда конденсатора 11 тоже не зависят от коэффициентов передачи тока базы в цепь коллектора транзисторов 9 и 10. Ток источника 6 должен быть больше тока источника 3 для того, чтобы при включении транзисторов 9 и 10 происходил переброс потенциала затвора транзистора 2 с высоко10 го уровня на низкий, а ток насыщения транзистора 13 должен быть не меньше тока источника 3, чтобы при отключении источника 6 транзистора 13 мог пропустить весь ток источника 3. В схеме присутствуют также

15 транзисторы 12, 13 и диод 14, составляющий источник напряжения. Транзистора 12 ограничивает нижний уровень импульсов

55 генератора, а транзистор 13 — их верхний уровень. Эти уровни задаются напряжением на шинах источников напряжения верхнего Uh и нижнего Ul урорней. Диод 14 выполняется на основе перехода коллекторбаза и-р-и-транзистора и имеет высокое напряжение обратного пробоя. Диод предотвращает пробой переход эмиттер-база транзистора 12 в обратном направлении при перебросе потенциала затвора транзистора 2 на высокий уровень. Генератор работает следующим образом; допустим, что на затвор транзистора 2 подано отрицательное напряжение, его величина будет ограничена управляемым источником напряжения благодаря открыванию транзистора 12 и диода 14. При этом величина напряжения на затворе транзистора 2 будет на 1.3 — 1.4 В (падение на открытых р-и-переходах эмиттера транзистора 12 и диода) ниже напряжения на шине источника Ul.

На затворе транзистора 1 в этом время напряжение выше, чем на затворе транзистора 2, поэтому весь ток стока транзистора

4 протекает через канал транзистора 2 и, поскольку ток насыщения транзистора 4 больше тока насыщения транзистора 8, то транзисторы 9 и 10 открыты и, находясь в режиме насыщения, пропускают токи стоков соответственно транзисторов 6 и 7, при этом напряжение на коллекторах транзисторов 9 и 10 близки к напряжению отрицательного источника питания. Конденсатор

11 разряжается током, протекающим через канал транзистора 7, равным его току насыщения, при этом напряжение на затворе транзистора 1 уменьшается по линейному закону, пока не сравнивается с напряжением на затворе транзистора 2. Когда эти напря хения сравниваются, происходит переброс компараторэ на транзисторах 1 и

2, ток стока транзистора 4 нач; наст протекать через канал транзистора 1, пр:1 этом

10

45 транзисторы 9 и 10 закрываются и напряжение на затворе транзистора 2 скачком увеличивается, величина этого напряжения

Цвет ограничена благодаря открыванию транзистора 13 и протеканию тока стока транзистора 3 через его канал. При этом напряженйе на затворе транзистора 2 будет мало отличаться от Uh (так как токи насыщения транзисторов 3 и 13 примерно одинаковы), а на участке база транзистора 12 — катод диода 14 будет присутствовать запирающая разность потенциалов, которая будет тем больше, чем больше заданная разница напряжений 01 и Uh и в общем случае может превышать напряжение обратного пробоя перехода база-эмиттер транзистор 12, защита перехода от пробоя обеспечивается диодом 14.

Поскольку транзисторы 9 и 10 закрыты, токи через каналы транзисторов 6 и 7 про текать не будут и напряжение на затворе транзистора 1 будет возрастать по линейному закону, пока не достигнет уровня напряжения на затворе транзистора 2. Когда эти уровни снова сравняются, произойдет обратный переброс компаратора, транзисторы 9 и 10 снова откроются и, поскольку ток насыщения транзистора 6 больше тока насыщения транзистора 3, произойдет быстрое уменьшение напряжения на затворе транзистора 2. Напряжение на затворе транзистора 1 снова будет уменьшаться по линейному закону и цикл заряда-разряда конденсатора 11 повторится.

Формула изобретения

1. Генератор импульсов, содержащий дифференциальную транзисторную пару, общий вывод которой соединен с первой шиной питания через первый генератор тока, первый выход — непосредственно, второй через параллельно соединенные второй генератор тока и переход эмиттер — база первого транзистора подключены к второй шине питания, первую выходную шину, которая соединена с первым выводом третьего генератора тока, первым входом дифференциальной пары транзисторов непосредственно и через четвертый генератор тока — с первой шиной питания, переую шину опорного напряжения и второй транзистор. отл ича ю щийс я тем, что,с целью расширения функциональных воэможностей путем дополнительного генерирования прямоугольных импульсов при одновременном обеспечении независимой регулировки верхнего и нижнего уровней треугольных и прямоугольных импульсов, в него введены пятый и шестой генераторы тока, вторая шина опорного напряжения, вторая выходная шина, диод, третий и четвертый транзисторы, причем база третьего транзистора соединена с первой шиной опорного напряжения, коллектор — с первой шиной питания и через пятый генератор тока — с второй выходной шиной, вторым входом дифференциальной транзисторной пары, через диод — с эмиттером третьего транзистора, непосредственно — с истоком четвертого транзистора и через шестой генератор тока с коллектором первого транзистора, база которого соединена с базой второго транзистора, коллектор которого соединен с вторым выводом третьего генератора тока, эмиттер — с второй шиной питания и со стоком четвертого транзистора, затвор которого соединен с второй шиной опорного напряжения.

2. Генератор поп.1, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности при одновременном исключении зависимости формы и частоты импульсов от коэффициентов передачи тока базы в цепь коллектора биполярных транзисторов, первый, второй и третий транзисторы выполнены и-р-и-типа проводимости, четвертый транзистор выполнен с каналом р-типа, дифференциальная транзисторная пара выполнена в виде двух полевых транзисторов с изоляцией затвора р-и-перехода и каналом р-типа с объединенными истсками, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой генераторы тока выполнены каждый в виде полевого транзистора с, изоляцией затвора р и-переходом и каналом р-типа при объединении истока с затвором.

1824667

СС+

Составитель П. Власенко

Редактор С. Кулакова Тепред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е. Папп

Заказ 2227 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета Ilo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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