Формирователь импульсов наносекундной длительности

Формирователь импульсов наносекундной длительности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сове1ских

Социалистических

Республик

<н705659

1

Ф (61) Дополнительное к авт; свид-ву (22) Заявлено 150578 (21) 2615176/18-21 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки М

Н 03 К 5/01

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 373 (088. 8) Опубликовано 251279 Бюллетень М 47

Дата опубликования описаиия25.12.79 (72) Авторы изобретения

В. Андриянов и A. В. Горячев

Горьковский политехнический институт им.A.A.Æäàíoâà (71) Заявитель (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ НАНОСЕКУНДНОЙ .ДЛИТЕЛЬНОСТИ

Изобретение касается импульсной техники и может быть использовано в устройствах наносекундного диапазона.

Известны формирователи импульсов наносекундной длительности, имеющие на выходе импульсы с крутыми фронтами, содержащие формирующие транзисторные каскады и диоды с накоплением заряда (11.

Однако такие формирователи нв дают возможности получить на .низкоомной нагрузке стабильных импульсов регулируемой длительности в диапазоне 2-50 нс с коротким фронтом и спадом, так как их параметры зависят от частоты следования импульсов, величины тока в нагрузке и времени рассасывания неосновных носителей в базе диода с накоплением заряда (ДНЗ) .

Кроме того, характеристики современных диодов с накоплением заряда не позволяют получить в таких форми" 25 рователях импульсы с амплитудой больше 10 — 20 Вольт.

Эти недостатки вышеуказанных формирователей приводят к изменению формы выходного импульса н его длительности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является формирователь импульсов наносекундной длительности на транзисторах, содержащий два ключевых каскада включенных по схеме с общим эмиттером и выходной ка"н д по схеме с общей базой, параллельно переходу база-эмиттер транзистора которого подключен резистор (2).

Недостатком данного технического решения является малое быстродействие;

Это обуславливается тем, что сформированный выходной импульс получается в результате сложения разнополярных, сдвинутых по времени, импульсов в базе первого ключевого каскада формирователя. Вследствие этого длительность среза выходного импульса, снимаемого с коллеКтора насыщенного ключевого каскада будет определяться временем рассасывания зарядов из его базы. Это время значительно больше времени формирования фронт а выходного импульса, поэтому данное схемное решением не дает возможности реализовать предельное быстродействие транзистора и сформировать короткие импульсы с малой скважностью.

705б 59 цель изобретения — повышение быстродействия формирователя.

Для этого в формирователь импульсов наносекундной длительности на транзисторах, содержащий два ключевых каскада, включенных по схеме 5 с общим эмиттером и выходной касакад по схеме с общей базой, параллельно переходу база-эмиттер .транзистора которого подключен резистор, введены: три конденсатора, резистор и диод, р который включен между базой транзис-, тора выходного каскада и общей шиной, первый конденсатор последовательно соединен с вновь введенным резистором последовательная цепь из конденсатора резистора включена между выходом первого ключевого каскада и эмиттером транзистора выходного каскада,параллельно вновь введенному резистору под" ключен второй конденсатор, а третий конденсатор включен между выходом второго ключевого каскада и базой транзистора выходного каскада.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема формирователя наносекундных импульсов; на фиг. ,2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - эквивалентная схема процесса формирования длительности среза выходного импульса.

3О

Формирователь содержит ключевой каскад, состоящий из транзистора 1, включенного по схеме с общим эмиттером, входного кбнденсатора и резистора, соединяющего базу транзистора 35

1 с землей. Коллектор транзистора

1 ключевого каскада через резистор

2 подключен к источнику питания, а через разделительно-ускоряющую цепь, состоящую иэ конденсатора 3; кон- 4р . денсатора 4 и параллельно ему включенного резистора 5 и резистор б к базе транзистора 7 выходного каскада, причем база этого транзистора через резистор 8 и параллельный ему диод 9 соединена с землей. Эмиттер транзистора 7 подключен к общей точке соединения конденсатора 4, резистора 5 и резистора б. Коллектор транзистора 7 и через резистор 10 подключен к источнику питания, а через разделительный конденсатор 11 к нагрузке 12. Кроме того, база транзистора 7 через разделительный конденсатор 13 подключена к коллектору транзистора 14 второго ключевого кас- 55

Када, собранного по схеме с общим

Эмиттером, в котором база транзистора через резистор соединена с землей, а через разделительный конденсатор — со входом устройства. Реэис- 6р тор 15 соединяет коллектор транзистора 14 ключевого каскада с источником питания.

Формирователь работает следующим обвазом. 65

В исходном состоянии транзисторы

1 и 14 ключевых каскадов и транэистор 7 выходного каскада закрыты. Конденсатор 3, 11, 13 заряжены до напряжения близкого к напряжению источника питания (полярность указана на фиг.

1), Наличие диода 9 позволяет сократить время заряда конденсатора 13 от источника питания (E zÄ>) через резистор 15, диод 9 и койденсатор 3 от источника питания через резисторы 2, 5, б и диод 9. В момент времени t (см. фиг. 2) на базу транзистора 1 ключевого каскада поступает положительный импульс с крутым фронтом. Транзистор 1 быстро открывается и входит в насыщение, при этом конденсатор 3 заряженный до напряжений несколько меньшего напряжения питания в указанной полярности,подключается к эмиттерно-базовому переходу транзистора 7 через конденсатор 4, резистор б и диод 9. В качестse диода 9 применен диод с накоплением заряда (ДНЗ). Era сопротивление при этом близко к нулю. Ускоряющая цепь, состоящая из резистора 5, КоНденсатора 4 и диода 9, позволяет предельно быстро ввести заряды в базу транзистора 7 и включить его, При этом транзистор 7 оказывается в режиме, близком к насыщению, Конденса-L. торы 3, ll оказываются последовательно включенными с резистором нагруз- ки 12, через каскад на транзисторе

1, конденсатор 4, резистор б, транзистор 7. На резисторе нагрузки 12 при этом формируется импульс несколько меньший 2E>z> отрицательной полярности. В момент времени t (см. фиг.

2) на базу транзистора 14 ключевого каскада .поступает положительный импульс.с крутым фронтом, в результате чего транзистор 14 ключевого каскада быстро входит в режим насыщения. С выхода данного каскада отрицательный импульс через разделительный конденсатор 13 поступает на базу открытого транзистора 7 и закрывает его, что, в свою очередь, приводит к процессу формирования длительности среза выходного импульса на нагрузке. Эквивалентная схема процесса формирования длительности среза приведена на фиг.

3, где приняты следующие обозначения:

Kl, K14 — короткоэамкнутые ключевые каскады на транзисторах.

Остальные обозначения соответствуют обозначениям на фиг. 1. При подключении конденсатора 13 к открытому транзистору 7 происходит отсечка эмиттерного и коллекторного токов данного транзистора, а следовательно и быстрый вывод и рекомбинация зарядов в базе транзистора 7 токами обратного напряжения, так как напряжение на конденсаторе 13 больше, чем

705659 напряжение на конденсаторе 3. В момент прерывания эмиттерного тока формируется срез импульса, равный . длительности перепада с коллектора транзистора 14 вйходного каскада.

Диод 9, (ДНЭ) к моменту формирования 5 среза заперт, емкость его мала и он практически не влияет на формирование длительности среза выходного импульса. Включение резистора 6 небольшой величины параллельно базо- )Ц эмиттерному переходу транзистора 7 позволяет осуществить сложение двух перепадов напряжений, поступающих с ключевых каскадов, а также уменьшить выброс на плоской вершине импульса при формировании его длительности среза. Наличие выброса объясняется проникновением заряда с конденсатора 13 в коллекторную область транзистора 7 и в нагрузку 12 из-эа наличия зарядов в приколлекторной области базы транзистора 7. Режим последнего в начальный момент формирования среза выходного импульса близок к насыщению. Таким образом, подключенне ре- зистора 6 перераспределяют ток конденсатора 13, и величина выброСа иа Йагрузке уменьшается. Поцесс формирова- ния. выходного импульса на нагрузке

12 заканчивается. Таким образбм, формирование выходного импульса на нагрузке путем раздельной подачи входных импульсов, разнесенных на время задержки, на эмиттер и базу транзистора выходного каскада через входные ключевые каскады, дает возможность 35 по сравнению с прототипом, в котором входные импульсы, разнесенные на время задержки, подаются в базу первого насыщенного ключевого каскада, выделить две цепи формирования импуль 4Q са,одна из которых формирует фронт выходного импульса эа счет быстрого ввода зарядов в базу близкого к насыщению выходного транзистора,а вторая цепь формирует длительность среза 45 выходного импульса за счет быстрой отсечки коллекторно-эмиттерных токов транзистора выходного каскада.

В результате этого на низкоомной нагрузке выделяется импульс с длительностью фронта и среза, определяемой предельными воэможностями используемых транзисторов, и с амплитудой, большей напряжения источника питания, что, в свою очередь, ведет к положительному эффекту, а именно к увеличению быстродействия схемы формирователя.

Формула изобретения

Формирователь импульсов наносекундной длительности на транзисторах, содержащий два ключевых каскада, вклю» ченных по схеме с общим эмиттером и выходной каскад по схеме общей. базой,, параллельно переходу база-эмиттер транзистора которого подключен резистор, отличающийся тем, что, с целью повыаения быстродействия формирователя, в него введены три конденсатора, резистор и диод, который включен между базой транзистора выходного каскада и общей шиной, первый конденсатор последовательно соединен с вновь введенным резистором, после-, довательная цепь из конденсатора и резистора включена между выходом первого ключевого каскада и эмиттером транзистора выходного каскада, параллельно вновь введенному резистору подключен второй конденсатор, а третий конденсатор включен между выходом второго ключевого каскадаи базой транзистора выходного каскадаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 452058, кл. Н 03 К 3/02, 28 ° 03.73.

2. Приборы и т ы:пка эксперимен.та, 1976, М 2, с, 72 (прототип) .

705659 num

Фиг.з . Составитель; М.Наэаров

РедакторВ.Сапирштейн Техред М.Петко Корректор-М. лароши .Эаказ 8357/66 Тираж 1060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Про êòíàÿ,,4