Формирователь импульсов

 

< >702499

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010877(21) 2513949/18-21 с присоединеиием заявки ¹ (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Н 03 К 5/01

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.374. .38 (088.8) Опубликовано 05.12.79. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 15.1279 (72) Авторы изобретен и я

Ю. В. Тимкин и Е. В. Финогенова

1 (71) Заявитель (54 ) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных устройствах, а также в аналоговых и цифро-аналоговых вычислительных устройствах.

В частности, изобретение может быть использовано для управления электронными ключами на полевых транзисторах, работающими в микро- и наносекундном диапазонах.

Известны формирователи импульсов наносекундного диапазона, в которых используются дифференциальные транзисторные каскады с общей эмиттерной связью, работающие в линейном режиме 15 и содержащие источник парафаэных входных сигналов (1).

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является формирователь 20 импульсов, соцержащий первый дифференциальный каскад на двух транзисторах одного типа проводимости и второй дифференциальный каскад на двуХ транзисторах другого типа проводимос-25 ти, первые входы каждого иэ которых через элементы связи соединены с первой входной шиной, а вторые входы че. рез другие элементы связи соединены с другой входной шиной, коллекторы 30 первых транэнсторов обоих каскадов объединены и .подключены к первой входной шине, а коллекторы вторых транзисторон обоих каскадов объединены и подключены к второй выходной шине (2).

Достоинством аналогов и прототипа является достаточно высокое их быстродействие, обусловленное использованием в них переключателей тока в виде балансных ненасыщенных каскадов с эмиттерной связью.

Недостатком аналогов и прототипа является то, что для достижения высокой скорости переключения при большой амплитуде выходных импульсов требуется создание больших коллекторных токов, что приводит к увеличению рассеиваемой .мощностиt . и является пре пятствием к микроминиатюризации схем

11елью изобретения является увеличение быстродействия формирователя импульсов при снижении. потребляемой мощности от источников питания.

Поставленная цель достигается за счет того, что во-первых в формирователь импульсов, содержащий первый дифферейциальный каскад на двух транзистораХ одного типа проводимости и второй дифференциальный каскад на

702499 двух транзисторах другого типа прово димости, первые входы каждого иэ которых через элементы связи соединены с первой входной шиной, а вторые вхо"ды через другие элементы связи соединены с другой входной шиной, коллекторы первых транзисторов обоих каскадов объединены и подключены к первой входной шине, а коллекторы вторых транзисторов обоих каскадов объединены и подключены к второй выходной шине, введены в каждый дифференциальный каскад два ключа на транзисторах, проводимость которых соответствует проводимости транзисторов дифференциаль"ного каскада, а коллекторы которых связаны с точкой соединения эмиттеров транзисторов дифференцйального каскада, две дифференцирующие цепочки-, каждая из- которых включена между базой транзистора ключа и одной входной шиной, и два двухполярных ограни- 20 чителя напряжения, каждый иэ которых подключен к соответствующей выходной шине, и, во-вторых,что элемент связи содержит параллельную RC-цепочку, подключенную между входной шиной и базой 25 транзистора, пбдсоединенной через резистор к шине питания °

На чертеже приводится принципиальная электрическая схема формирователя"импульсов. " 30 формирователь импульсов содержит два аналогичных дифференциальных.каскада на высокочастотных транзисторах

1, 2 рпр-типа и высокочастотных транзисторах 3, 4 npri - òèïà, резисторы 35

5-8 элементов связиу транзисторов 1 и 3; резисторы 9, 10 первого и второго дифференциальных каскадов; резисторы 11-14 элементов связи трайзисторов 2, 4; кондейсаторы 15-18 элементов связи транзисторов дифференциальных каскадов; нагрузки 19, 20; транзисторы 21, 22 рпр- типа электронных ключей первого дифференциального каскадау транзисторы прп-типа 23, 24 электронных ключей второго дифферен- .45 циального каскада; резисторы 25-28 дифференКирукиаих цепочек электронных ключей, конденсаторы 29-32 дифференцирующих цепочек электронных ключей;

= Два двуг олярных ограничителя напря- 50 жения на высокочастотных диодах 33...

36 ° входные шины .37, 38, шины 39, 40. для подключения положительного и отрицательного источников напряжения

"ограничения1 выходные шины 41, 42; 55 шины 43, 44 - для подключения поло- жительного и отрицательного источни"ков питания схемы.

Эмиттеры транзисторов 1, 2 одного дифференциального каскада и кол-, 160 лекторы транзисторов 21, 22 электронных ключей соединены между собой и через резистор 9 соединены с шиной

43 положйтельного источника питания, м которой йбдсобдинены и эмиттеры транзисторов 21, 22, С шиной 43 через резисторы 5, 11, 25, 27 соединены соответственно базы транзисторов 1, 2, 21, 22. Через резистор б, зашунтированный конденсатором 15, база транзистора 1 соединена с входной шиной 37; через конденсатор 29 с этой же шиной соединены база транзистора 21, а через резистор 7, зашунтированный конденсатором 16, база транзистора 3 второго дифференциального каскада и через конденсатор 30 — база транзистора 23. Через резистор 12, зашунтированный конденсатором 17, база транзистора 2 соединена с входной шиной 38, через конденсатор 32 база транзистора 24 соединена с входной шиной 38.

Эмиттеры транзисторов 3, 4 второго дифференциального каскада соединены с коллекторами транзисторов 23, 24 электронных ключей и через резистор

10 подсоединены к шине 44 отрицательного источника питания, к которой подсоединены также и эмиттеры транзисторов 23, 24. К шине 44 через резисторы 8, 14, 26 и 28 подсоединены соответственно базы транзисторов 3, 4 и

23, 24.

Коллекторы транзисторов 1 и 3 (шина 41) имеют общую нагрузку 19 относительно нулевой шины и подсоединены к двухполярному диодному ограничителю на диодах 33, 34, Коллекторы транзисторов 2 и 4 (шина 42) также имеют общую нагрузку 20 и подсоединены к другому двухполярному диодному ограничителю на диодах

35, 36.

Катоды диодов 33 и 35 соединены с клеммой 39 положительного источника напряжения ограничения.

Аноды диодов 34 и 36 соединены с клеммой 40 отрицательного источника напряжения ограничения, формирователь импульсов работает следукщим образом.

В походном состоянии транзисторы

1, 2 и 3, 4 работают в активном йе- насыщенном режиме, задаваемом базовыми делителями на резисторах 5-8, ll-l4 и двуХполярным ограничителем напряжения, выполненньм на диодах,3336. При поступлении на шину 37, 38 соответственно отрицательного и поло" яФтельного импульсов с источника парафаэных входных сигналов на выходных шинах формирователя импульсов 41, 42 форййф %тся -соответственно положительный и отрицательный импульсы. При этом во время формирования передних фронтов выходных импульсов коллекторные токи трайэисторов 1 и 4 возрастают, а транзисторов 2, 3 уменьшаются, а потенциал коллекторов транзисторов

1, 3 стайовнтся равным положительному напряжению источника питания, под-— ключаемого к шине 39, плюс падение на диоде 33, а потенциал коллекторов 5

702499 транзисторов 2, 4 понижается и становится равным отрицательному напряжению источника, подключаемого к шине 40, минус падение на диоде 36 ° Посредством резистивно-емкостных цепей

225 и 29, 26 и 30, 27 и 31, 28 и 32 входные парафазные импульсы дифференцируются, причем положительный пичок продифференцированного положительного входного импульса и отрицательный пичок продифференцирован- g ного отрицательного входного импульса открывают электронные ключи на транзисторах 24 и 21 во время формирования переднего фронта выходных импульсов (нарастающего на шине 41 и спадающего на шине 42) .

Во время формирования вершины выходных импульсов ключи закрыты, а токи открытых транзисторов задаются резисторами 9, 10. Отрицательный пичок продифференцированного положи- 20 тельного входного импульса и положительный пичок продифференцированного отрицательного входного импульса открывают ключи соответственно на транзисторах 22, 23 во время форми- 25 рования заднего фронта выходных импульсов, спадающего на шине 41 и нарастающего на шине 42 °

При смене полярности входных сиг1 налов потенциалы коллекторов транзис- 39 торов 2 и 4 повышаются, а транзисторов 1 и 3 понижаются. Во время формирования передних фронтов выходных импульсов открыты ключи на транзисторах 22, 23 а при формировании задних фройтов выходных импульсов соответственно ключи на транзисторах 21, 24.

Длительность выходных импульсов определяется длительностью входных импульсов, амплитуды выходных импуль- 4 3 сов определяется напряжением источ- ников, подключаемых к шинам 39, 40.

Скорость нарастания выходных импульсов зависит от высокочастотных свойств используемых транзисторов и скорости нарастания входных сигналов на шинах

37, 38.

Таким образом формирователь импульсов потребляет большой ток только во время формирования переднего и заднего фронтов выходных импульсов и нагруэочные емкости заряжаются с большой скоростью.

Во время формирования вершины импульса ток коллектора снижается до единиц, даже долей миллиампер, что 55 достаточно для управления полевыми и маломощными биполярными транзисторами. При этом ток реэистивного базового делителя также выбирается сравнительно небольшим. 60

Следовательно, в результатЕ введения дополнительных электронных клЮчей быстродействие схемы формирователя повышается, мощность, потребляемая от источников питания и рассеиваемая элементами сХеьм сннжается. При использовании высокочастотных транзисторов и запуске схемы от источника парафазных входных импульсов с выоо- . кой скоростью нарастания величины емкостей форсирующих и дифференцирующих конденсаторов могут быть малыми.

Формула изобретения

1. Формирователь импульсов, содержащий первый дифференциальный каскад на двух транзисторах одного типа про, водимости и второй дифференциальный

1 каскад на двух транзисторах другого типа проводимости, первые входы каждого из которых через элементы связи соединены с первой входной шиной, а вторые входы,через другие элементы связи соединены с другой входной шиной, коллекторы первых транзисторов обоих каскадов объединены и подключены к первой входной шине, а коллекторы вторых транзисторов обоих каскадов объединены и Подключены к второй выходной шине, отличающийся ем, что, с целью повышения быстродействия при снижении потребляемой мощности, в каждый дифференциальный каскад введены два ключа на транзисторах, проводимость которых соответствует проводимости транзисторов дифференциального каскада, а коллекторы которых свяэйны с точкой соединения эмиттеров транзисторов дифференциального каскада, две дифференцирующие цепочки, каждая из которых включена между базой транзистора ключа и одной входной шиной, и два двухполярных ограничителя напряжения, каждый из которых подключен к соответствующей выходной шине.

2. Формирбватель импульсов по п.l, отличающийся тем, что элемент связи содержит параллельную

RC-цепочку, подключенную между входной шиной и базой транзистора, подсоединенной через резистор к шине питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СНА Р 34717l5, кл. 307-287, опублик. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 493922, кл. Н 03 К 19/08, 1975.

Составитель Л. Колосков

Редактор H. Веселкина Техред О.Андрейко КорректорЕ. Лукач

Заказ 7608/53 Тираж 1060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4