Ячейка временной задержки импульсов
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАКИИ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
< >945967 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 08. 12. 80 (21) 3213155/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 23.07.82. Бюллетень М27
Дата опубликования описания 23. 07. 82 (51)М. К.н.
Н 03 К 5/13
Н 03 K 3/284
Говудврствснный квмнтет
СССР но делам изобретений н открытнй (53) УДК Ы1.374. .5{088.8) (72) Автор изобретения
В.В. Бунегин 4
Институт физики высоких энергий АН Казахской ССР (7!) Заявитель
{54) ЯЧЕЙКА ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ ИИПУЛЬСОВ
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных импульсных устройствах содержащих как часть управляемую ячейку временной задержки импульсов, например, в схемах управляемых одновибратора, мультивибратора (в том числе и многофазного), преобразователей тока или напряжения в частоту, широтно-импульсного модулятора и т.д.
Известны ячейки временной задержки, которые используются как составная часть мультивибратора и состоят из времязадающего конденсатора и комплементарной пары транзисторов, один из которых является ключевым, а второй - регулирующим ток-. перезаряда времяэадающего конденсатора, и следовательно, время задержки переключения ячейки (в дальнейшем - 3aдержки) (1). . Известная ячейка имеет достаточно высокую погрузочную способность, но не обеспечивает управление временем задержки.
Наиболее близка к предлагаемому техническому, решению управляемая ячейка задержки, являющаяся составной частью одйовибратора, которая содержит времязадающий конденсатор, комплементарную пару транзисторов, первый из которых является ключевым, то а второй - регулирующим ток перезаряда времязадающего конденсатора.
В ячейке также имеются диод, включенный между. базой токозадающего тран- . зистора и коллектором ключевого трант зистора и служащий для создания цепи обратной связи, диод, включенный между шиной управляющего сигнала и базой управляющего транзистора, осуществляющий отключение управляю- .
2о.щего напряжения после начала регенеративного процесса. Креме тего, име1 ется резистор, ограничиваещйй тек базы ключевого транзистора в режвме
9459б7 4
30 !
ЧЛ Рцения и резистор, являющийся коллекторной нагрузкой ключевого транзистора Р3.
Время задержки импульса в данной ячейке при постоянных. амплитуде входного импульса и величине времязадающего конденсатора в первом приближе" нии обратно пропорционально значению тока перезаряда последнего. Диапазон управляющих сигналов ограничен сверху напряжением источника коллекторного питания, так как в противном случае нарушается режим в статике.
Цель изобретения — расширение диапазона временных задержек электрических импульсов, повышение нагрузочной способности ячейки и расширение диапазона управляющих сигналов.
Поставленная цель достигается тем, что в ячейку, содержащую времязадающий конденсатор, два диода, два резистора, комплектарную пару транзисторов и шины подключения источников коллекторного питания, управляющего сигнала и переключающего импульсного сигнала, причем одна обкладка времязадающего конденса тора соединена с импульсным входом ячейки, а вторая — с коллектором токозадающегс и базой ключевого транзисторов, эмиттер ключевого транзистора соединен с шиной источника коллекторного питания, а его коллектор, через резистор соединен с другой шиной того же источника питания, введен источник тока смещения, при этом эмиттер токозадающего транзистора соединен с выводом первого диода и через резистор — с шиной источника управляющего сигнала, другой вывод диода соединен с одноименным выводом второго диода и шиной источника тока смещения, вторая шина которого соединена с одним из выводов источника коллекторного питания„ второй вывод второго диода соединен с шиной источника опорного напряжения, например с шиной источника коллекторного питания ключевого каскада в точке ее соединения с резистором колпекторной нагрузки ключевого транзистора, а база токозадающего транзистора соединена с коллектором ключевого транзистора.
Изменение времени задержки импульсов производится изменением величины управляющего напряжения или тока.
Преимущесгва предлагаемой схемы и уст ране <"! f.. >1сдо«ат ков известной ячейки достигаются введением нового элемента-источника тока смещения и осуществлением новых связей между элементами схемы.
Это позволяет, во-первых, увеличить петлевой коэффициент усиления за счет шунтирования резистора в цепи эмиттера токозадающего транзистора низким сопротивлением прямосмещенного диода, т.е .уменьшения глубины отрицательной обратной связи; во-вторых, увеличить (при прочих равных с известной ячейкой условиях) среднее значение тока базы ключевого транзистора на регенеративном участке процесса переключения ячейки за счет переключения в цепь базы ключевого транзистора тока смещения; в-третьих, исключить пороговый элемент (диод ) из р — n переходов цепи положительной обратной связи; в-четвертых, ликвидировать принципиальные ограничения верхнего уровня управляющего напряжения, имеющиеся в известном устрой- стве °
Первое и второе приводит к увели чению нагрузочной способности ячейг ки, первое и третье приводит к расширению диапазона задержек в сторону больших времен.
Таким образом, введение нового элемента в схему ячейки задержки и осуществление новых связей между ее элементами позволяет расширить диапа;. зон времени задержки импульсных сигналов, диапазон управляющих сигналов и улучшить нагрузочную способность ячейки.
На фиг.1 приведена принципиаль ю ная электрическая схема предлагаемой ячейки; на фиг.2 - нагрузочная ха рактеристика предлагаемой ячейки.
Управляемая ячейка временной задержки электрических импульсов содержит времязадающий конденсатор 5
1, ключевой транзистрр 2, токозадающий транзистор 3, предназначен. ный для управления временем задержки, резистор 4, резистор 5, предназначенный для установки диапазрна
50 сигналов управления или крутизны характеристики управления, диоды б и
7 и источник 8 тока смещения.
Ячейка работает следующим образом.
В устойчивом состоянии транзистор
2 открыт совместным действием токов управления и смещения поступающих через транзистор 3 в цепь базы тран94596
5 зистора 2, напряжение на коллекторном резисторе 4 максимально, При этом диод 6 открыт, диод 7 закрыт, весь ток смещения переключен в цепь базы ключевого транзистора 2. При поступлении на импульсный вход перепада напряжения, запирающего ключевой транзистор, последний выключается, напряжение на его коллекторе возрастает, и, приближаясь к напряжению 10 источника коллекторного питания.,вызывает переключение тока смещения из цепи эмиттера токозадающего транзистора З,в цепь диода 7 за счет запирания диода 6 напряжением база-эмиттер транзистора 3, создаваемым. током управления. Ячейка переходит в .квазистоустойчивое состояние, . длительность которого определяется временем перезаряда времязадаю- 20 щего конденсатора только током управления, поступающим от источника напряжения (тока)управления через резистор 5 в цепь эмиттера токозадающего транзистора и далее в цепь ба- 25
-зы ключевого транзистора. Возвращение ячейки в устойчивое состояние происходит обратным порядком при приоткрывании ключевого транзистора 2 током управления, причем ток смеще- -З0 .ния переключается полностью уже при небольшом изменении потенциала кол-. лектора транзистора 2, что и обеспечивает высокую нагруэочную способ» ность предлагаемой ячейки.
На фиг.2 приведена нагрузочная характеристика устройства. По оси абсцисс отложено напряжение, а по оси ординат-ток коллектора ключевого каскада, пуйктиром показаны линии нагрузки резисторов в цепи коллектора при напряжении питания, равном Е
Непрерывная линия АСДЕх представляет собой график динамической нагру, зочной характеристики, причем ордината заштрихованной области соответствует регенеративной составляющей тока коллектора, осуществляющей форсирование процесса переключения ячей50
Выходные вольт-амперные характеристики (ВАХ ) ключевого транзистора приведены только для характерных .точек графиков нагрузочных характеристик.
Выходная ВАХ.для режима отсечки
55 не приведена как не оказывающая влияния на работу устройства при заведомом превышении током коллектора клю7 6 чевого т ранэистора в рабочих режймах тока коллектора s режиме отсечки.
Выходная ВАХ для режима насыщения не приведена, аналогично, «ак как в расчетах (для упрощения f при- . нято напряжение коллектор-эмиттер ключевого транзистора в режиме насыщения пренебрежительно мало, т.е, этой ВАХ соответствует ось ординат графиков.
Использование предлагаемой управляемой ячейки временной задержки электрических импульсов в устройствах автоматики, импульсной и вычислительной техники дает возможность сократить количество ячеек, необходимое для достижения больших задержек, или уменьшить количество коммутируемых времязадающих цепей, а также упростить или устранить буферные усилители при работе ячеек друг на дрязга или на внешнюю нагрузку.
Использование предлагаемой ячейки в схемах преобразователей (на- . пример АЦП по сравнению с известной упрощает согласование ячейки с другими узлами, так как отсутствуют принципиальные ограничения по диапазону входных сигналов.
В связи с тем, что при одинаковых с известной,ячейкбй временах задержки емкость времязадающего конденсатора может быть существенно уменьшена (в некоторых случаях на порядок и больше ), предлагаемая ячейка бо-. лее совместима с технологическими возможностями современной микро» электроники.
Совокупность вышеперечисленных качеств предлагаемой ячейки улучшает весо-габаритные и надежные характеристики устройств, содержащих ее в своем составе, уменьшает стоимость . и повышает их экономичность (за счет уменьшения энергопотребления).
Компоненты ячейки легко реализуются методами интегральной технологии.
Формула изобретения
Ячейка временной задержки импульсов, содержащая времязадающий конденсатор; два диода, два резистора, комплементарную пару транзисторов и шины подключения источников коллекторного питания, управляющего сигнала и переключающего импульсного сигнала,.причем одна обкладка время94
7 задающего конденсатора соединена с импульсным входом ячейки, а вторая с коллектором токозадающего и базой . ключевого транзисторов, эмиттер ключевого транзистора соединен с шиной коллекторного питания, а его коллектор через резистор соединен с другой шиной того же источника питания, о т л и ч а ю щ а я с .я тем, что, с целью расширения диапазона временных задержек электрических импульсов, повышения нагрузочной способности ячейки и расширения диапазона управляющих сигналов, в нее введен источник тока смещения, при этом эмиттер токозадающего транзистора соединен с выводом первого диода и через резистор — с шиной источника управляющего сигнала, другои вывод диода соединен с одноименным
5967 8 выводом второго диода и шиной источника тока смещения, вторая шина которого соединена с одним из выводов источника коллекторного питания, второй вывод второго диода соединен
5 с шиной источника опорного напряжения, например с шиной источника коллекторного питания ключевого каскада в точке ее соединения с резистором коллекторной нагрузки ключевого транзистора, база токозадающего транзистора соединена с коллектором ключевого транзистора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Японии У 52"24372, кл. Н 03 К 2/282.
2. Авторское свидетельство СССР 632057, кл. Н 03 K 3/284, 17.02.77 (прототип).
ВНИИПИ Заказ 5348/73
Тираж 959 Подписное
Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4