Релаксационный генератор

 

м нц961107

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 05.1 1.80 (21) 3000634/1 8-21

Союз Советски к

Социалистических

Респубттмк (5l )M. Кл.

Н 03 К 3/335 с присоединением заявки ¹ .

3Ьеударотеениый комитет

СССР

IIo делам изабретеиий н оптрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 25.09.82 (53 ) УЙ К„621.374 (088.8) Л.А. Никитин, Г.Н. Учакин н Ю.А. Демченко(72) Авторы изобретения

Таганрогское специальное конструкторское .оро Производственного объединения "Внбропрнбор" (71) Заявитель (54} P JIAKCAIIHOHHbIA ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, и мерительной и вычислительной техники.

Известен релаксациониый генератор, 5 содержащий времязадаюшую RC-цепь, нагрузочные резисторы и тиристоры j1).

Однако это устройство обладает недостаточной стабильностью периоде колебаний.

1О

Наиболее близким по:технической сущности к предлагаемому является генератор, содержащий времязадакшему RG-цепь. тиристор (эквивалентная модель которого пр.дставляется двумя биполярными транзисторами разного типа провсдимости), в упрарляютцей цепи которого включен нагрузочный резистор, а в анодной цепиполупроводниковый диод, катод подсоеди1 нен к обшей шине, регулирующий транзи» 2о стор, коллектор кОторого подсоединен к шине питания, а база подсоединена к шине питания через резистор, транзистор обратной связи с резисторами в цепях колл к-.

2 тора и базы, эмиттер которого подсоединен к обшей шине, два резистора (2).

Недостатком известного устройства является то, что. оно обеспечивает стабильность периода колебаний более 1% при взаимодействии температуры окружающей среды до 10A С.

С учетом других дестабилизирующих факторов (например, старение элементов схемы, изменение напряжения питания) стабильность периода колебаний превышает несколько процентов.

Использование подобнь х генераторов в аналогсь-пифровых преобразователях, где требуется стабильность периода колебаний 0,01 - 0,2 3%, затруднено.

Белью иэобретештя является повышение стабильности периода колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в релаксациоиный генератор, содержаший RC-цепь, полупроводниковый прибор с управляемой Я -образной характеристикой, второй электрод которого подсоединен к общей шине, пеовь и диод, 3 9611 первый и второй транзисторы, шесть резисторов, RC-цепь вклкчена между шиной питания и общей шиной, а ее средняя точка подсоединена к аноду первого диода, коллектор первого транзистора непосред- 5 ственно, а база через первый резистор подключены к шине питания,. эмиттер второго транзистора подсоединен к общей шине, а к его базе подсоединен один вывод второго резистора, дополнительно введены второй диод, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой транзисторы, седьмой и воаымой резисторы; причем база третьего транзистора подсоадинена через третий резистор к третьему элек- 15 троду полупроводникового прибора с управляемой 5-образной характеристикой и через четвертый резистор к эмиттеру, коллектор через пятый резистор подсоединен к общей шине и через шеетой ðå- щ эистор - к базе четвертого транзистора, эмиттер которого непосредственно, а база через седьмой резистор соединены с общей шиной, коллектор подсоединен к средней точке RC-цепи, эмиттер третьего транзистора подсоединен к эмиттеру пятого транзистора и через восьмой резистор — к базе шестого транзистора, коллекторы пятого и седьмого транзисто ров подсоединены к шине питания, база пятого, коллектор шестого и емиттер седьмого транзисторов объединены и подсоединены к второму выводу второго резистора, база седьмого, эмиттер первого и коллектор второго транзисторов объединены, эмиттер шестого транзистора подсоединен E общей шине, первый алектрод полупроводникового прибора с управляемой с -образной характеристикой подсоединен к катоду второго диода, анод

40 которого подсоединен к катоду первого диода, Третий транзистор имеет тип проводи- . мости, противоположный типу проводимости остальных транзисторов.

В качестве полупроводникового прибора

45 с управляемой В -образной характеристикой использован тиристор.

На чертеже приведена схема релаксационного ге нератора.

Генератор содержит времяэадающие резистор 1 и конденсатор 2, тиристор 3 (эквивалентная модель которого представлена Р -И -p и и-р-и типами транзисторов 4,5) „полупроводниковые диоды

6 и 7, нагруэочные резисторные делители 55

8,9: 10, 11 (причем резисторы 8:10выключающие резисторы), нагрузочный резистор 12, выключающие Р-и — P u

Й-Р- И типы транзисторов 1 3 и 14, транзисторы 15 и 16 и резисторы 17 и

18 обратной связи, регулирующие транзисторы 19-21 и резистор 22.

Генератор работает следующим образом.

При подаче на схему напряжения питания происходит заряд конденсатора 2 через резистор 1 .до напряжения максимума (включения) О,сц<с, которое имеет тиристор 3 на своей входной вольтамперной характеристике (BAX) с учетом падения напряжения на полупроводниковых диодах 6 и 7. После чего происходит включение тиристора 3 и с его нагрузочного резисторного делителя 8,9 поступает сигнал на вход выключающего р > р транзистора 13, в коллекторную цепь которого подсоединены нагрузочный реэисторный делитель 10, 1 1 и нагруэочный резистор 12. Нагруэочный резиьторный делитель 10, 11 задает требуемой величины входной ток И-.р-и транзисторы

1 4. Череэ открытый вход тиристора 3 и открытый транзистор 14 происходит разряд конденсатора 2 до напряжения минимума (выключения) (} „„, равного падению напряжения на открытом транзисторе 14 (U< О). При автоколебатель ном режиме 3оты генератора рабочая точка выбирается на отрицательном учас тке входной 5-образной ВАХ тиристора

3. При этом условии состояние тиристора 3 неустойчиво и он иыключается.

Вновь начинается заряд конденсатора 2 и весь процесс повторяется вновь. Для работы тиристора 3 напряжение на его аноде (E) должно быть больше, чем напряжение (U ) на его управляющем электроде. Данное условие создается транзисторами 15 и 1 6 и резисторами 17 и

18 обратной связи, регулирующими транзисторами 19-21 и резистором 22. Причем транзисторы и резисторы обратной связи устанавлива}от оптимальный режим работы регулирующих. транзисторов 1921, а резистором 22 устанавливается требуемое выходное напряжение (}4.

В общем виде период колебаний генератора (4 ) определяется временем заряда конденсатора 2 (gy) и его временем разряда (t ), т.е.

Если время заряда конденсатора много больше его времени разряда, то пе5 9611 риод колебаний можно принять примерно равным его времени заряда =-t (1оо р)

В этом случае период колебаний опи вается известным выражением (2) сы- 5

07 . 6

Потенцируя выражение (6) и решая его относительно параметра, найдем закон его изменения

1 ()„=ЕК< К 0р-и.+(1 Ксу)Окэ (7) КС6 < )мин

" E.-Uwa c (3) где К>=U- М „— ), 35 (4) где (5) (6) I

E-И Up-и — кэ =кс „

„-и

Из анализа выражения (3) следует, что 10 период колебаний зависит от многих факторов . = 1(Р,С,E,О мнн, () макс ) Даже применение традиционных стабилизаторов напряжения с высокими эксплуатационными параметрами не смогут учесть измене->s ний параметров Омин и О малосв тириоторе при воздействии дестабилизирующих факторов.

На основе анализа зависимости (3) предлагается комплексный метод стабили- щ зации периода колебаний генератора в условиях нестабильности определяющих

er.o параметров (E мсцсс О мнн) йля этой эели вводится произвольный параВ метр О . Суть анализа заключается в 23 нахождении такого закона изменения параметра 0<, реализация которого в спе-дящем устройстве позволила бы компенси ровать влияние на величину периода колебания нестабильности всех трех общих Зй параметров, которые присуши для напряжений максимума и минимума.

Из фиг. 1 следует, что напряжения максимума и минимума в общем виде описываются выражениями

I мокс Ри

I )@ди . кэ+ Up-w ! о где О э - напряжение HB открытом р + транзисторе 5;

Up w - усредненное напряжение на

Р-и переходах полупроводниковых диодов и база эмиттерном переходе транзистора 4;

4% ч - обшев количество переходов, участвующих для создания напряжения максимума.

Как видим из выражения (4) и (5), общим параметром для напряжений мак« симума и минимума является усредненное напряжение р и переходов Ор

Из решения выражений (3)-(5) период колебаний описывается

Устройство, реализующее выражение (7), приведено на чертеже и представлено транзисторами 15,16, 19-21 и резисторами 17,18 и 22, а его выходное напряжение описывается выражением

O =DUKW ОИМК9 " (8) где К „- коэффициент деления напряжения пита|пй по входу регулирующего транзистора 19; — усредненное напряжение базаэмиттерных переходов всех регулирующих транзисторов; и- количество база миттерных переходов в h-регулирующих транзисторах.

Из решения выражений (4), (6)-(8) при условии, что () мин=- кэ,и О (9) к =ак (10)

К и.Up „- 0„ (11) период колебаний описывается в виде

1= Кс-Р„ -К ( (1 2) К(=К „ К,2+ „

Как видно из выражения (12), период колебаний зависит лишь от параметров времязадаюшей RC-цепи и коэффициента деления напряжения питания, который не зависит от дестабилизирующих факторов.

Следовательно, выходное напряжение

0, изменяющееся по закону -(8), компенсирует влияние напряжений максимума и минимума в тиристоре при воздействии всех дестабилизирующих факторов íà период колебаний релаксационного генератора.

Чем точнее компенсация между суммарным напряжением база-эмиттерных периодов в регулирующих транзисторах и суммарным напряжением всех р-И пере ходов, участвующих в создании напряжения максимума, при напряжении минимума, . примерно равным нулю, тем лучшую стабилизацию периода колебаний удается получить. Эффект можно еше усилить, выпо ъОе.1 нив всв вышеуказанные элементы на одиом кристалле. Более.точная компенсация получается при большем количестве при менвнных в генераторе И -,регулирующих тракэисторов (И-1)-транзисторов обрат ,ной связи и (И-1)-полупроводниковых диодов, Например, общая нестабильность . периода колеба ний составляет dy

0,353% при И 2, и d 0,085 при 3,, что подтверждается актом испытаний. 1В

Таким образом., данный генератор озво» ляет уменьшить общую нестабильность периода колебаний почти в 10 раз по отношению к известному.

Кроме того, можно. ожидать и уменьшение стоимости предлагаемого генератора за счет меньшего числа его элементов, по отношению к числу элементов, имеющихся в схеме известного,- с учетом дополнитольно введенных элементов, позво® ляющих достичь твх же значений по нестабильности периода колебаний,, что и в предлагаемом гвнера горе.

За счет лучшей стабилизации периода колобаний при сравнительно простом схем >> ном решении предлагаемый генератор может найти широкое применение в разных областях техники.

Формула изобретения

1. Релаксационный генератор, содержащий PC-цепь, полупроводниковый прибор с управляемой . -образной характерис"З тикой, второй электрод которого подсоединен к общей шине, первый диод, первый и второй транзисторы, шестЬ резисторов, BC-.цепь включена между шиной питания и общей шиной, а ев средняя точка подсое- о динена к аноду первого диода, коллектор первого транзистора непосредственно, а база через первый резистор подсоединены к шине питания, эмиттер . второго транзистора подсоединен х общей шине, а к его базе подсоединен один вывод второго резистора, отличающийся тем1 что, с целью повышения стабилизации периода колебаний, в него дополнительно введены второй диод, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой транзисторы, седьмой и восьмой резисторы, причем база третьего транзистора подсоединена через третий резистор к третьему электроду полупроводникового прибора с управляемой 5-образной характеристикой и через четвертый резистор к емиттеру, коллектор через пятый резистор подсоединен к общей шине и через шестой рвдинен к общей шине и через шестой резистор - к базе четвертого транзистора, эмиттер которого непосредственно, .а база через седьмой резистор соединены с общей шиной, а коллектор - подсоединен к средней точке КС -.цепи, змиттер третьего транзистора подсоединен к амиттеру пятого транзистора и через восьмой резистор - к базу шестого транзистора, коллекторы пятого и седьмого транзисторов подсоединены к шине питания, база пятого, коллектор шестого и амиттер седьмого транзисторов объединены и подсоединены к второму выводу второго резистора, база седьмого, эмиттер первого и коллектор второго транзисторов объединены, эмиттер шестого транзистора подсоединен к общей шине, первый электрод полупроводникового прибора с управляемой 5-образной характеристикой подсоединен к катоду второго диода, анод которого подсоединен к катоду первого диода.

2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю— щ и и q и:. тем, что третий транзистор имеет тип проводимости, противоположный типу проводимого остальных транзисторов, 3. Генератор по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве полулроводникового прибора с управляемой

5 -образной характеристикой использован тиристор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3781715, к кл. 332-91, 1970.

2. Важенина З.П., Пудриков Э.В.

Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона. М.„. Сов. радио, 1974, с. 84 (прототип).

Составитель В. Шагурин

Редактор Т. Кугрышева Техред М. Рейвес Корректор E. Рошко

Заказ 7314/74 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскам наб., a. 4/5

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