Генератор пилообразного напряжения

 

Сущность изобретениягенератор пилообразного напряжения содержит два генератора постоянного тока t. 6, накопительный конденсатор 2, биполярный транзистор 3. переключатель тока 4, источник опорного уровня 5. 2 ип.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ .

К ПАТЕНТУ

Еомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 491 8053/21 (22) 11 03.91 (46) 15.1 1.93 бюл. f4 41-42 (71) Минский научно-исследовательский приборостроительный институт (72) Лисенков Б.Н.; Немировский В.M.; Синькевич

В.М. (73) Лисенков Борис Николаевич; Немировский

Владимир Мойсеевич; Синькевич Валентин Михай(19) RU (И) 2003222 С1 (51) 5 НОЗ К4 0S H03Ii4 50 пович (54) ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Сущность изобретения: генератор пилообразного напряжения содержит два генератора постоянного тока 1. 6, накопительный конденсатор 2, би-. полярный транзистор 3. переключатель тока 4, источник опорного уровня 5. 2 ип.

2003222 и второй управляющие входы — соответст, венно с первой и второй входными шинами 50 запуска, первый выход- с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной и выходную шину.

Кроме того, устройство включает в себя повторитель напряжения, сравнивающее уст- 55 ройство и два диода. По сравнению с известными, упомянутыми выше генераторами этот генератор обеспечивает формирование пилообразного напряжения с значительно меньшей задержкой. ПричиИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в блоках развертки цифровых стробоскопических осциллографов.

Известен генератор пилообразного напряжения, выполненный по схеме интегратора Миллера и содеражщий операционный усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи и цепь разряда, включающую ключевой транзистор, коллектор которого связан с выходом устройства.

В исходном состоянии напряжение на коллекторе насыщенного ключевого транзистора определяет начальный уровень пилообразного сигнала, Поскольку обратная связь генератора пилообразного напряжения включается с некоторой задержкой и переход ключевого транзистора из состояния насыщения в режим отсечки также происходит с задержкой, то известный генератор начинает формировать линейный участок пилообразного сигнала с большой задержкой.

Известен генератор пилообразного напряжения, содержащий генератор постоянного тока, накопительный конденсатор и ключевой биполярный транзистор. Биполярный транзистор осуществляет включение зарядного тока на накопительный конденсатор, разряд последнего и привязку начального уровня пилообразного напряжения.

В отличие от аналога а этом генераторе отсутствует задержка включения, обусловленная обратной связью. Однако задержка, связанная с переходом ключевого транзистора из режима насыщения в режим отсечки, остается, что не позволяет использовать этот генератор для формирования пилообразного напряжения с высокой крутизной.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является генератор пилообразного напряжения, содержащий даа генератора постоянного тока, вход первого из которых соединен с первой шиной питания, переключатель тока, вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тока, первый

45 ной тому является отсутствие режима насыщения ключевого транзистора, Однако основным недостатком этого устройства остается сравнительно большая задержка формирования линейного участка пилообразного сигнала, вызванная тем, что для стабилизации начального уровня пилообразного сигнала используются два ключевых элемента (диод и транзистор), подключенные к первой обкладке конденсатора, Такое включение приводит к тому, что помеха, обусловленная прохождением управляющего сигнала через емкости р-n перехода упомянутых диода и транзистора, удваивается по сравнению с известными устройствами. Суммирование помех на обкладке конденсатора происходит иэ-за синфазного изменения управляющих сигналоа на ключевых элементах. Это приводит к увеличению искажения начального участка пилообразного сигнала, т.е. к задержке формирования линейного участка пилообразного сигнала. Описанный эффект в наибольшей степени проявляется при формировании пилообразного сигнала с большой крутизной и соответственно использовании конденсатора малой емкости. Кроме того, увеличению задержки способствует то обстоятельство, что один из ключевых элементов (диод) управляется не входным сигналом с шины запуска. а уже задержанным сигналом, сформированным из входного сигнала с помощью переключателя тока на транзисторах, Цель изобретения — повышение быстродействия эа счет уменьшения задержки формирования линейного участка пилообразного сигнала относительно сигнала запуска.

Поставленная цель достигается тем, что в. известное устройство, содержащее два генератора постоянного тока, вход nepeoro из которых соединен с первой шиной питания, переключатель тока, вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тоха, первый и второй управляющие входы — соответственно с первой второй входными шинами запуска, первый выход— с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной, выходную шину. введены транзистор и источник опорного уровня, выход которого соединен с базой транзистора, эмиттер которого соединен с выходом первого генератора постоянного тока, коллектор — с выходной шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена со вторым выходом переключателя тока, причем вход второго генератора по. 2003222 стоянного тока соединен со второй шиной питания.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, благодаря введению источника опорного уровня и биполярного транзистора, управление этим транзистором, используемым для привязки начального уровня, осуществляют не сигналом запуска на базе транзистора, как в известных устройствах, а непосредственно формируемым пилообразным сигналом по его коллектору. Это позволяет обеспечить насыщение биполярного транзистора не током, равным току заряда накопительного конденсатора; во много раз меньшим током. При этом, число неосновных носителей . в базе насыщенного биполярного транзистора, а значит и задержка его выключения во столько же раз уменьшаются. Такое решение способствует уменьшению времени задержки включения пилообразного сигнала при сохранении высокой стабильности его начального уровня, так «ак к первому выводу конденсатора подключают только дин р-и переход, управляемый сигналом запуска(а не два, как в прототипе).

Предлагаемый генератор пилообразного напряжения отличается от прототипа наличием дополнительных элементов и связей, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию изобретения "новизна".

Следует отметить, что вновь введенные элементы широко известны и каждый в отдельности выполняет в предложенном устройстве традиционно присущие ему функции. Вместе с тем, за счет новых указанных выше связей эти элементы обеспечивают уменьшение задержки формирования пилообразного сигнала относительно сигнала запуска, т.е. в конечном итоге вновь введенные элементы придают заявленному устройству новое, не вытекающее впрямую из их известных свойств, свойство, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурнопринципиальная схема предлагаемого генератора пилообразного напряжения; на фиг. 2 — форма сигналов в характерных точках структурно-принципиальной схемы генератора пилообразного напряжения. При этом нэ фиг. 2а,б показан симметричный сигнал на шине сигнала запуска, на фиг. 2в изображена форма выходного сигнала генератора пилообразного напряжения.

Генератор пилообразного напряжения состоит из первого генератора 1 постоянного тока, накопительного конденсатора 2, би10

55 полярного транзистора 3, переключателя 4 тока, источника 5 опорного уровня и второго генератора 6 постоянного тока.

Вход второго генератора 6 постоянного

5 тока подключен первой шине питания, а выход — к входу переключателя 4 тока. Симметричный управляющий вход переключателя 4 тока соединен с шиной сигнала запуска. Выходы переключателя 4 тока подключены соответственно к общей шине и выходу генератора пилообразного напряжения. Накопительный конденсатор 2 включен между общей шиной и выходом генератора пилообразного напряжения. 6аэа биполярного транзистора 3 соединена с выходом источника 5 опорного уровня. Вход первого генератора 1 постоянного тока подключен ко второй шине питания. Выход nepsoro генератора 1 постоянного тока соединен с эмиттером биполярного транзистора 3. Коллектор биполярного транзистора 3 подключен к выходу устройства.

Предлагаемый генератор пилообразного напряжения предназначен для построения блока развертки цифрового стробоскопического осциллографа и работает следующим образом. Полный цикл формирования пилообразного напряжения состоит из трех этапов различной длительности, на каждом из которых формируется определенная часть пилообразного сигнала.

Первый этап, на котором происходит формирование (привязка) начального уров35 ня выходного пилообразного сигнала, начинается в момент времени tt после полного разряда накопительного конденсатора и заканчивается в момент времени tz с появлением сигнала "запуск" на шине сигнала управления (см. фиг. 1. 2). Весь ток генератора 6 тока стекает на этом этапе через переключатель 4 тока на общую шину. При этом, через .эмиттер в базу транзистора 3 течет постоянный ток разряда Ip, задаваемый генератором 1 постоянного тока. Транзистор 3 находится в состоянии глубокого насыщения. Потенциал коллектора транзистора 3. соединенного с накопительным конденсатором 2 и с выходом устройства, приблизительного соответствует потенциалу его базы. подсоединенной к выходу источника 5 опорного напряжения (см. фиг. 1).

Поэтому начальный уровень 4 пилообразного сигнала близок к выходному напряжению источника 5 и является весьма стабильным, Длительность первого этапа Т определяется частотой повторения сигнала

"запуск" и может изменяться в широком диапазоне независимо от остальных параметров пилообразного сигнала.

2003222

На втором этапе, начиная с момента времени г до момента времени \э, происходит формирование нарастающего участка пилообразного сигнала (см. фиг. 2в). Для этого, под действием сигнала "запуск" (см. фиг, 2а,б), ток генератора 6 постоянного тока переключается переключателем 4 на накопительный конденсатор 2 (см. фиг. 1).

Длительность второго этапа соответствует длительности сигнала "запуск". Некоторая часть зарядного тока l3 используется для перевода транзистора 3 из режима глубокого насыщения в активный режим и для нейтрализации тока lp. Последний начинает поступать через работающий в активном режиме транзистора 3 на генератор 1, который в предлагаемом устройстве играет роль токоотвода (см. фиг. 1). В результате, скорость нарастания выходного пилообразного сигнала прямо пропорциональна разности токов (4 — lp) и обратно пропорциональна емкости накопительного конденсатора 2.

Ф о рмул а изобретения

ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ. содержащий два генератора постоянного тока, вход первого иэ которых соединен с первой шиной питания, переключатель тока. вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тока, первый и второй управляющие входы

- соответственно с первой и второй входными шинами запуска. первый выход - с

nepsoA обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной, выходную шину, отличающийся тем, После окончания сигнала "запуск" в момент времени тз переключатель 4 тока отключает зарядный ток l от накопительного конденсатора 2 и начинается этап разряда, 5 который длится до полного разряда конденсатора в момент времени t> (см. фиг. 2в). На этом цикл формирования пилообразного сигнала завершаешься.

Преимущество предлагаемого устрой10 ства заключается в том, что это устройство обеспечивает существенное уменьшение времени задержки формирования пилообразного сигнала относительно. момента появления сигнала запуска, по сравнению с

15 аналогами и прототипом при сохранении высокой стабильности начального уровня.

Указанное преимущество достигается благодаря тому, что стабильность начального уровня обеспечивается с помощью насы20 щенного транзистора 3, (56) Патент Франции 14 2287808, кл.,Н 03 К

4/08. 1976, 25 что, с цеяью повышения быстродействия за счет уменьшения задержки формирования рабочего хода пилоабразного сигнала относительно входного сигнала запуска, в него введены транзистор и источник опор30 ного уровня, выход которого соединен с базой транзистора, змиттвр которого соединен с выходом первого генератора постоянного тока, коллектор - с выходной шиной и с первой обкладкой комденсато35 ра, вторая обкладка которого соединена с вторым выходом переключателя тока, причем вход второго генератора постоянного тока соединен с второй шиной питания.

2003222

S) (Риг2

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3237

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

Составитель 8.Немировский

Редактор Н.Семенькова Техред M. Моргентал Корректор С.Лисина