Устройство электронного гистерезиса

Авторы патента:

H03K3/2893 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2486670:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Промэлектроника" (ЗАО "НПЦ "Промэлектроника") (RU)

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства электронного гистерезиса. Техническим результатом является создание устройства, принцип работы которого аналогичен триггеру Шмитта, но работа которого обеспечивается без внешнего источника питания, а параметры петли гистерезиса передаточной характеристики определяются параметрами используемых элементов схемы. Устройство содержит три биполярных транзистора n-p-n типа, p-канальпый МОП транзистор, стабилитрон, резисторы. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам, аналогичным триггеру Шмитта.

Известен триггер Шмитта на основе операционного усилителя (http://rus12.on.ufanet.ru/el/39.htm). Это устройство является компаратором с гистерезисом передаточной характеристики и реализуется при охвате его положительной обратной связью по неинвертирующему входу. Особенностью такого построения является необходимость двух источников питания для работы операционного усилителя и наличие дополнительного опорного напряжения, что существенно сужает спектр применения схемы.

Известно устройство, представленное в авторском свидетельстве SU 1213522. Устройство решает задачу обеспечения возможности передачи величины амплитуды входного напряжения на выход триггера при превышении некоторого порогового уровня на входе. Достоинством указанного устройства является возможность обеспечения работы устройства без внешнего источника питания. Однако значения порогов срабатывания и отпускания схемы одинаковы, и теряется свойство гистерезисной передаточной функции.

За прототип взят триггер Шмитта, имеющий характеристику с гистерезисом, построенный на двух транзисторах одного типа проводимости (http://radioforall.ru/2010-01-11-19-05-54/311-2010-01-14-15-06-33). Ширина петли гистерезиса определяется разностью падений напряжения на общем эмиттерном сопротивлении транзисторов, создаваемых токами первого и второго коллекторов. Схема триггера на транзисторах проще, однако в ней сохраняется необходимость внешнего источника питания и сохраняется зависимость порогов срабатывания и отпускания триггера от значения питающего напряжения, кроме того, нижний уровень петли гистерезиса не равен нулю. Это существенно снижает область применения такой схемы.

Целью предлагаемого изобретения является создание устройства электронного гистерезиса, принцип работы которого аналогичен триггеру Шмитта, но работа которого обеспечивается без внешнего источника питания, а параметры петли гистерезиса передаточной характеристики определяются параметрами используемых элементов схемы.

Указанная цель достигается тем, что в известный триггер Шмитта, имеющий гистерезисную характеристику, у которого ширина петли гистерезиса определяется разностью падений напряжения на общем эмиттерном сопротивлении транзисторов, создаваемых токами первого и второго коллекторов, введены дополнительно стабилитрон, четвертый, пятый и шестой резисторы, третий биполярный транзистор того же типа проводимости, что и у используемых в триггере Шмитта, например n-p-n биполярный транзистор, и МОП транзистор p-типа, исток которого подключен ко входу устройства электронного гистерезиса, к шине питания триггера Шмитта, катоду стабилитрона и первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого соединен с затвором МОП транзистора и коллектором третьего биполярного транзистора, эмиттер которого подключен ко входу триггера Шмитта, а база к аноду стабилитрона и одному из выводов пятого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, соединенной также с шестым резистором, второй вывод которого соединен со стоком МОП транзистора и одновременно является выходом устройства электронного гистерезиса. Ток коллектора второго транзистора выбирается больше тока коллектора первого транзистора.

Электрическая схема устройства приведена на фиг.1, передаточная характеристика и диаграмма, поясняющие его работу, приведены на фиг.2.

Схема состоит из трех транзисторов одного типа проводимости 1, 2, 3, например транзисторов n-p-n типа, одного транзистора второго типа проводимости, например p-канального МОП транзистора, одного стабилитрона 5, шести сопротивлений 6, 7, 8, 9, 10, 11, входной шины 12, выходной шины 13, и общей шины 14.

Устройство работает следующим образом. В исходном, обесточенном состоянии затвор МОП транзистора 4 через резистор 9 подключен к своему истоку, база транзистора 4 и соответственно база транзистора 1 через переход б-э транзистора 3 и через резистор 10 подключены к общей шине 14. Транзисторы 3 и 1 закрыты, управляемый ключ между входом и выходом схемы, собранный на МОП транзисторе 4, закрыт. К выходу схемы подключено сопротивление 11, на котором фиксируется нулевой уровень напряжения.

При нарастании напряжения на входе схемы (вывод 12) это напряжение через резистор 6 попадает на базу транзистора 2, открывает его, и по цепи вход схемы 12, резистор 7, к-э транзистора 2, резистор 8, общая шина 14 начинает протекать ток. Напряжение на резисторе 8 начинает расти и еще более закрывает транзисторы 3 и 1, а транзистор 2 постепенно входит в насыщение. Триггер Шмитта из транзисторов 1, 2 и резисторов 6, 7 и 8 принимает свое первое устойчивое состояние. На выходе схемы продолжает удерживаться нулевой уровень напряжения (см. диаграмму работы, фиг.2). К базе транзистора 3 относительно эмиттера транзистора 1 приложено обратное напряжение $U_{R 8} = \frac{(U_{в х} - U_{к э н а с}) R_{8}}{R_{7} + R_{8}}$ . Такая ситуация сохраняется до тех пор, пока уровень входного напряжения не достигнет уровня срабатывания стабилитрона. После этого напряжение на сопротивлении 10 будет изменяться по закону U_R10=U_вх-U_ст, где U_ст - напряжение открывания стабилитрона 5. Поскольку это напряжение направлено встречно по отношению напряжения на сопротивлении 8, напряжение межу базой транзистора 3 и эмиттером транзистора 1 начинает быстро расти. По достижении этого напряжения выше порога открывания транзисторов 3 и 1 ток транзистора 1 начинает возрастать, напряжение на его коллекторе и соответственно на базе транзистора 2 будет падать, и последний начнет закрываться. Так как ток коллектора I_к2 был больше тока коллектора I_к1, напряжение на сопротивлении 8 начинает падать еще больше, открывая транзисторы 3 и 1. Развивается лавинообразный процесс, в результате которого триггер Шмитта и все устройство принимает свое второе устойчивое состояние. Транзисторы 3 и 1 открыты, транзистор 2 - закрыт. В результате этого ключ (МОП транзистор 4) между входом и выходом схемы открывается напряжением, которое образуется на сопротивлении 9 (линия a-b на диаграмме работы), и напряжение с входа схемы будет проходить непосредственно на ее выход. Напряжение на входе, при котором это происходит, принимается за порог срабатывания устройства электронного гистерезиса U_ср. В дальнейшем при увеличении или уменьшении входного напряжения в некоторых пределах относительно точки "a", показанной на фиг.2, напряжение на выходе схемы будет полностью повторять напряжение на ее входе относительно точки "b", как это указано на диаграмме работы устройства (фиг.2). Условие срабатывания схемы описывается выражением

$(U_{с р} - U_{с т}) - \frac{(U_{с р} - U_{к э н а с}) R_{8}}{R_{7} + R_{8}} = 2 U_{б э}$

Напряжение на сопротивлении 8 после этого будет определяться током коллектора транзистора 1 и избыточным током, протекающим через стабилитрон 5. При уменьшении входного напряжения схемы ниже некоторого значения, при котором разница напряжений на сопротивлении 10 и сопротивлении 8 станет меньше удержания транзисторов 3 и 1 в открытом состоянии, последние начнут закрываться. При этом напряжение на коллекторе транзистора 1 и, соответственно, на базе транзистора 2 начнет расти. Транзистор 2 начнет открываться, его ток коллектора и падение напряжения на резисторе 8 будут увеличиваться, еще более закрывая транзисторы 3 и 1. Развивается лавинообразный процесс, в результате которого триггер Шмитта и все устройство электронного гистерезиса перейдут в свое первоначальное состояние (линия c-d на диаграмме работы). Входное напряжение, при котором это происходит, принимается за напряжение отпускания устройства электронного гистерезиса U_отп. В дальнейшем при уменьшении или увеличении входного напряжения устройства в некоторых пределах относительно точки "d", выходное напряжение схемы будет оставаться равным нулю до тех пор, пока входное напряжения опять не превысит порог срабатывания схемы. Условие отпускания схемы описывается выражением $(U_{о т п} - U_{с т}) - \frac{(U_{о т п} - U_{к э н а с}) R_{8}}{R_{6} + R_{8}} = 2 U_{б э}$

Из описания работы следует, что значения параметров U_ср и U_отп определяются параметрами используемых элементов и могут варьироваться в широких пределах. Если пренебречь разбросом параметров транзисторов и падением напряжения насыщенного транзистора U_{кэ нас}, то $U_{с р} = \frac{(U_{с т} - 2 U_{б э}) (R_{7} + R_{8})}{R_{8}},$ а $U_{о т п} = \frac{(U_{с т} - 2 U_{б э}) (R_{6} + R_{8})}{R_{8}},$ где U_ст - напряжение открывания стабилитрона.

Таким образом, предлагаемое устройство гистерезиса обладает явно выраженной гистерезисной передаточной функцией, не требует дополнительного источника питания, а параметры петли гистерезиса передаточной характеристики определяются параметрами используемых элементов схемы.

Устройство электронного гистерезиса, содержащее триггер Шмитта, состоящий, например, из первого и второго биполярных n-p-n транзисторов, первого и второго коллекторных сопротивлений, где коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора, и одного общего эмиттерного сопротивления второй вывод которого соединен с общей шиной, отличающееся тем, что в него введены стабилитрон, четвертый, пятый и шестой резисторы, третий биполярный транзистор того же типа проводимости и МОП транзистор p-типа, исток которого подключен ко входу устройства электронного гистерезиса, к шине питания триггера Шмитта, катоду стабилитрона и первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого соединен с затвором МОП транзистора и коллектором третьего биполярного транзистора, эмиттер которого подключен ко входу триггера Шмитта, а база к аноду стабилитрона и одному из выводов пятого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, соединенной также с шестым резистором, второй вывод которого соединен со стоком МОП транзистора и одновременно является выходом устройства электронного гистерезиса.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве устройства электронного гистерезиса. .

Устройство электронного гистерезиса // 2486668

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам, аналогичным триггеру Шмитта. .

Устройство коммутации // 2485679

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики. .

Генератор импульсов напряжения // 2477918

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах зажигания, светотехнике, квантовой электронике, в электрофизических установках с высоковольтными емкостными накопителями энергии.

Формирователь парафазного сигнала с низким активным уровнем входа управления // 2475952

Изобретение относится к области импульсной и вычислительной техники и может быть использовано при построении самосинхронных вычислительных устройств, систем цифровой обработки информации.

Блок трансформаторной развязки // 2475951

Изобретение относится к области схемотехники. .

Способ постоянного поэлементного дублирования в дискретных электронных системах (варианты) // 2475820

Изобретение относится к области вычислительной техники и электроники, а именно к способам повышения надежности дискретных электронных систем, работающих в условиях радиации, и более точно, к способам постоянного поэлементного дублирования в дискретных электронных системах, находящихся под воздействием частиц излучения.

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания // 2474042

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты.

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии // 2474024

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. .

Устройство формирования интервалов // 2470458

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании управляющих вычислительных систем реального времени, работающих при воздействии мощных электромагнитных импульсных излучений, в том числе импульсов ионизирующего излучения как естественного, так и искусственного происхождения.

Генератор высоковольтных импульсов // 2486671

Способ согласования трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах ярко выраженных гармонических составляющих токов и напряжений // 2488218

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неизолированной линии электропередачи трехпроводного исполнения

Генератор высоковольтных импульсов // 2488956

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для получения наносекундных импульсов высокого напряжения большой частоты следования, которые могут быть использованы для питания лазеров и рентгеновских трубок

Квадратурный компенсатор импульсных помех // 2491570

Изобретение относится к области цифровых систем приема и обработки сигналов и предназначено для уменьшения влияния аддитивных случайных импульсных помех

Многоканальный преобразователь напряжений в шим-сигналы // 2491714

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления

Способ радиоподавления каналов связи // 2494531

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, может быть использовано для избирательного радиоподавления источников излучения. Технический результат - расширение области применения, в том числе для радиоподавления каналов связи априорная информация о загруженности рабочих частот которых не известна, и которые используют режим с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Способ радиоподавления каналов связи заключается в том, что сигналы источника излучения принимают в полосе частот ΔF в течение временного цикла Тр на каждой рабочей частоте источника излучения fi, определяют и запоминают пространственные координаты источника излучения, после чего определяют и запоминают параметры принятых сигналов. При приеме сигнала измеряют время ti, в течение которого сигнал существует на i-й частоте, из числа измеренных временных интервалов ti выделяют минимальное значение tmin, a временной цикл Тр завершают при условии трехкратного совпадения наименьшего из значений ti обнаруженных сигналов на рабочих частотах fi источника излучения, при этом модулируют, усиливают и излучают помеховые сигналы в интервале времени tп=tmin в течение временного цикла Тр, а завершенным временной цикл Тп считают, если после окончания очередного излучения помехового сигнала на интервале времени tп, на всех частотах fi сигнал от источника с ранее запомненными пространственными координатами отсутствует. 1 ил.

Генератор импульсов тока // 2494532

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока, в частности к устройствам питания импульсных газонаполненных ламп накачки твердотельных лазеров с разрядом через лампу накопительного конденсатора. Достигаемый технический результат - повышение надежности и сокращение массо-габаритных параметров. Генератор импульсов тока выполнен в виде замкнутого контура, состоящего из последовательно включенных накопительного конденсатора, дросселя, газонаполненной лампы, транзисторного ключа со схемой управления и датчика тока, а также демпфирующего диода, включенного параллельно дросселю и лампе, дроссель и лампа с демпфирующим диодом включены между коллектором транзисторного ключа и высоковольтным электродом накопительного конденсатора, а схема управления выполнена в виде формирователя управляющего импульса фиксированной длительности и содержит пороговое устройство, связанное по своему сигнальному входу с датчиком тока, а по выходу с импульсным формирователем, подключенным ко входу транзисторного ключа, при этом введена цепь обратной связи между выходом импульсного формирователя и управляющим входом порогового устройства. 1 ил.

Способ оптической накачки лазера // 2494533

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока в устройствах оптической накачки лазеров, например в источниках светодиодной накачки или в источниках питания импульсных газонаполненных ламп накачки с разрядом через лампу накопительного конденсатора. Достигаемый технический результат - повышение эффективности накачки лазера при имеющихся ограничениях на величину и энергию импульса тока, протекающего через оптический источник. Способ оптической накачки лазера с модулированной добротностью заключается в освещении активного элемента лазера импульсным излучением оптического источника, возбуждаемого импульсом тока заданной длительности, поддерживаемого в процессе накачки в регулируемых пределах, величину тока через оптический источник изменяют в течение импульса так, чтобы энергия выходного излучения лазера была максимально возможной при заданных ограничениях на максимальное и минимальное значения тока накачки и на величину энергии импульса тока, причем момент включения добротности лазера и характер зависимости тока накачки от времени определяют предварительно путем измерения выходной энергии лазера при изменении времени включения добротности и тока накачки в заданных пределах. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ заряда емкостного накопителя электрической энергии и устройства его осуществления (варианты) // 2497273

Изобретение относится к области заряда емкостных накопителей электрической энергии и может быть использовано в импульсной технике в качестве вторичных источников электрической энергии. Технический результат - увеличение скорости заряда емкостных накопителей энергии и двукратное повышение зарядного напряжения. Способ заряда емкостного накопителя электрической энергии от трехфазного источника переменного тока, например трансформатора, основан на ограничении зарядного тока источника и его выпрямлении и заключается в по-фазном ограничении его токов токоограничивающедозирующими конденсаторами и суммировании выпрямленных токов в выпрямителе, при этом дополнительно создают пути канализации энергии источника, по крайней мере, в два его токоограничивающедозирующие конденсатора в виде постоянной составляющей тока упомянутого источника. Предложены также два варианта осуществления этого способа. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения // 2501158

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике, предназначено для получения импульсов напряжения до нескольких мегавольт и может быть использовано в составе электрофизических установок, в частности в мощных импульсных ускорителях электронов прямого действия. Достигаемый технический результат - повышение надежности синхронного срабатывания модулей при их параллельной работе. Способ синхронизации многомодульного генератора импульсов напряжения включает высоковольтный запуск разрядников, подачу давления в разрядники, использование управляемых разрядников, при этом часть разрядников являются управляемыми и в разрядниках каждого модуля используется индивидуальное давление. 5 ил.