Формирователь импульсов (его варианты)
Патент 974562
Авторы
Формирователь импульсов (его варианты)
Иллюстрации
Реферат
Союз Советски к
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл. (22) Заявлено 22. 12. 80 (21) 3219641/18-21 с присоединением заявки М(23) Приоритет
Н 03 К 5/01
Н 03 К 17/60
3Ьеударстеенный каинтет
СССР
Il0 делам изобретений н открытий
Опубликовано 15.11.82. бюллетень М 42
Дата опубликования описания 18. 11.82 (53) УДК 621..374.531 (088.8) )
Н.С. Самсонов, О.Н. Дубов, 10.Ф. Адамов, Б.С, Дорошенко, Н.Л. Коренев и А.П. Голубев 1
1 с ч
l (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 1
Изобретение относится к импульсной технике, в частности — к устрой ствам формирования импульсов наносекундного диапазона с большим током и напряжением, и может быть использовано в узлах электронновычислительных машин в качестве интегрального быстродействующего формирователя импульсного тока для управления магнитными запоминающими устройствами импульсами тока 0,1-1,0 А напря жением 10- 0 В.
Известно устройство для формирования больших импульсных токов, содержащее входной, фазоразделительный и выходной каскады набиполярных транзисторах, подключенного к общему источнику питания, причем.в качестве эмиттерной нагрузки транзистора фазо« разделительного каскада использована катушка индуктивности, в связи с чем (схема формирует выходной ток только в момент переключения входного напряжения от низкого к высокому уровню 111.
Однако в данном устройстве длительность Выходного токового импульса определяется не. длительностью входного управляющего импульса, а параметрами катушки индуктивности. Недостатками устройства являются также значительное потребление мощности от источника питания, так как фазо1О разделительный каскад потребляет от источника питания мощность в течение всего времени, пока его .транзистор находится во включенном состоят5 нии и ограниченные Функциональные возможности, в частности устройство не позволяет получать выходные импульсы повышенного напряжения и мощности при управлении от стандартных
2о низковольтных схем (например - ТТЛ схем).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фор,мирователь импульсов, содержащий входной, фазоразделительный и выходной каскады на транзисторах. Входной каскад содержит логическую схему и подключен к низковольтному источнику питания для маломощных цепей, а фаэораэделительный каскад имеет прямой и инвертирующий выходы, подсоединенные ко входам выходного каскада, и подключен к высоковольтному источни" ку питания для мощных цепей. Выходной каскад содержит ключ с мощным выходным транзистором, а также первый и второй предвыходные транзисторы и подсоединен к отдельному либо обцему с фазоразделительным каскадом высоковольтному источнику питания для мощных цепей.
Недостатком этого формирователя является значительное потребление мощности от высоковольтного источника питания, которую потребляет в ждущем режиме фаэоразделительный каскад формирователя. Кроме того, устройству присущи ограниченные функциональные возможности, связанные с однонаправленностью формируемого тока.
Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и расширение функциональных возможностей за счет формирования как втекающего, так и вытекаюцего токов.
Указанная цель достигается согласно 1-ому варианту за счет того, что в формирователе импульсов, содержацем входной, фазоразделительный и выходной каскады, входной каскад подключен к источнику питания для маломощных цепей, а выходной — к источнику питания для мощных цепей, выходной каскад выполнен на первом, втором и третьем транзисторах, фазоразделительный каскад подключен к источнику питания для маломощных цепей, причем между фазоразделительным и выходным каскадами введен каскад коммутатора, содержащий токозадаюций полевой транзистор, сток которого соединен с базой первого транзистора выходного каскада и коллектором первого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с. общей шиной, затвор токозадающего полевого транзистора через параллельно соединенные резистор и первый стабилитрон подключен. к источнику питания для мощных цепей, непосредственно соединен с коллектором второго транзистора коммутатора, исток токозадающего полевого транзистора кад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, причем выход первого дополнительного ключа через токоограничивающий резистор подсоединен к эмиттеру второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа подсоединен к ба1О
15 зе второго транзистора выходного каскада.
Согласно второму варианту указанная цель достигается за счет того, что фазоразделительный каскад подключен к источнику питания для мало- мощных цепей, между фазоразделительным и выходным каскадами введен каскад коммутатора, содержащий первый, д второй и токозадающий транзисторы, где эмиттер токозадающего транзистора соединен с базой первого транэистора выходного каскада и коллектором первого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с общей шиной, база токозадающего транзистора через резистор подключена к его коллектору и непосредственно соединена с коллектором второго транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с общей,.шиной, коллектор токозадающего транзистора через резистор подключен к источнику питания для мощных цепей, при этом фазоразделительный каскад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, причем выход первого дополнительного ключа подсоединен к базе второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа под-. соединен к базе второго транзистора выходного каскада.
На фиг. 1 изображена функционально-электрическая схема упрощенного
1-.ro варианта формирователя с каскадом коммутатора, в коfopoM в качестве активных элементов использованы токозадающий полевой транзистор с р-и р-типа, би5 ф через второй стабилитрон подключен к источнику питания для мощных цепей, при этом фазоразделительный кас62 6 ограничивающие резисторы во входных цепях второго и третьего дополнительных ключей 34 и 35, резистор нагрузки первого дополнительного ключа 36, резисторы нагрузок второго и третьего дополнительных ключей 37
38, резистор нагрузки фазораэделительного транзистора е его неинвер тирующей цепи 39, фазоразделительный транзистор 40, резистор нагрузки фа эоразделительного транзистора в его инвертирующей цепи 41, согласующий транзистор в цепях нагрузок второго . и третьего дополнительных ключей 42, элементы согласования фаэоразделительного каскада со входным каскадом 43-46.
На фиг. 3 изображены биполярный такозадающий транзистор в каскаде коммутатора 47, резистор для включения токозадающего транзистора 48, токоограничивающий резистор 49.
Работу устройства рассмотрим по упрощенной схеме (фиг. 1).
При подаче положительных импульсов на все входы 21 на выходе входного каскада 5 устанавливается высокий уровень напряжения, который передается непосредственно на прямой выход 6 фазоразделительного каскада 2, и через инвертор - на инвертирующий выход 7. Оба эти уровня воздействуют на входы каскада коммутатора и вход выходного каскада следуюцим образом:
:второй биполярный транзистор коммутатора 10 и полевой токозадаюций транзистор 8 оказываются открытыми, а первый биполярный транзистор коммутатора 9 закрыт. При этом оба стабилитрона коммутатора 12 и 13 .находятся s режиме стабилизации на-.
;пряжения и определяют напряжения за,твора и истока полевого транзистора 8. В этом режиме полевой транзистор генерирует ток, включающий первый 14 и третий 18 транзисторы выходного каскада 4, когда как второй транзистор 15 выходного каскада оказывается закрытым, 8 результате формирователь по выходам 19 и 20 устанавливается в открытое состояние.
При подаче на любой из входов 21 формирователя низкого уровня напряжения формирователь переходит в ждущий режим, т.е. на выходах 6 и 7 фазоразделительного каскада 2 появляются соответственно низкий и высокий уровни напряжения, которые обеспечивают закрывание второго биполярно5 . 9745 полярные и-р-и транзисторы, а также стабилитроны; на фиг. 2 - функционально-электрическая схема 1-ro варианта формирователя, в фазоразделительный каскад которого дополнительно введены три транзисторных ключа, входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, а выходы — к входам коммутатора и одному из входов выходного кас- io када; на фиг. 3 - функциональная электрическая схема 2-го варианта формирователя с токозадающим биполярным транзистором в каскаде коммутатора. 1S
Устройство содержит (фиг. 1) входной каскад 1, фазоразделительный каскад 2, каскад коммутатора 3, выходной каскад 4, вход фазоразделительного и выход входного каскадов 5 ро прямой (неинвертирующий) выход фазоразделительного каскада 6, инвертирующий выход фазоразделительного каскада 7, токозадающий полевой транзистор коммутатора 8, первый биполярный транзистор коммутатора 9, второй биполярный транзистор коммутатора 10, резистор для выключения токо- эадающего транзистора 11, ограничивающий стабилитрон 12, стабилитрон для выключения токоэадающего тран зистора 13, первый транзистор выходНого каскада 14, второй транзистор выходного каскада 15, ускоряющий . диод 16, ускоряющий резистор 17, третий (выходной) транзистор выходного каскада 18, выход формирователя цля втекающего тока 19, выход формирователя для вытекающего тока 20, sxoды формирователя 21, шина источника .питания для маломощных цепей 22, шина источника питания для мощных цепей 23.
Устройство также содержит (фиг.2) выход первого дополнительного ключа фазоразделительного каскада 24, выход второго дополнительного ключа
25, выход третьего дополнительного ключа 26, основной транзистор первого дополнительного ключа 27, основ50 ные транзисторы второго и третьего дополнительных ключей 28 и 29, транзистор, предотвращающий насыщение первого дополнительного ключа 30, транзисторы, предотвращающие насыщение второго и третьего дополнительных ключей 31 и 32, токоограничивающий резистор во входной цепи перво" го;дополнительного ключа 33, токо9745
ro транзистора .10 и открывание первого биполярного транзистора 9 коммутатора 3, в результате чего затвор полевого транзистора 8 через резистор 11, по которому не протекает ток закрывшегося транзистора 10, оказывается под потенциалом источника питания 23. При этом стабилитрон 12 выключается, а исток транзистора 8 через второй стабилитрон 13 оказы-, вается отрицательно смещенным относительно затвора, что приводит к закрыванию полевого транзистора 8, Полевой транзистор более не генерирует ток включения выходног.о каскада 4, а на базы первого 14 и третьего 18 транзисторов выходного каскада
4 поступают низкие напряжения, в результате чего третий (выходной) транзистор 18 выключается и формирователь zy по выходам 19 и 20 устанавливается в закрытое состояние.
Устройство, построенное по упрощенной схеме фиг. 1, имеет недостаток, приводящий к понижению его íà- 2Ç дежности. Недостаток устройства (фиг. 1) заключается в том, что технологический разброс входных характеристик транзисторов 9 и 15, базы которых объединены, приводит к час- рр тичному перехвату тока одним из них, в результате чего второй транзистор оказывается неполностью. включенным.
Для преодоления этого недостатка в фазоразделительный каскад введены три идентичных ненасыщающихся ключа, входы которых включены в общую неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, а выходы - ко входам коммутатора и входу выходного каскада по базе транзистора 15 (фиг. 2).
Устройство по фиг. 2 работает подобно схеме (фиг. 1) со следующими отличиями °
При подаче положительного импульса на все входы 21 формирователя пе. реключающие транзисторы 27,. 28 и 29 ненасыщающихся ключей фазоразделительного каскада устанавливаются в открытое состояние, в резупьтате чего на инвертирующих выходах 24, 25 и 26 этого каскада устанавпиваются низкие уровни напряжения, что приводит к выключению по раздельным цепям транзисторов 9 и 15 и включению по отдельной цепи транзистора 10.
При подаче на любой из входов 21 формирователя низкого давления уровня напряжения переключающие транзис62 8 торы 27, 28 и 29 устанавливаются в закрытое (непроводящее) состояние, в результате чего транзисторы 9 и 15 включаются, а транзистор 10 выключается также по раздельным цепям.
В тех случаях, когда недопустимо одновременное использование полевых и биполярных транзисторов, предпоч- тительным является второй вариант устройства (рис. 3).
В этом варианте устройства в цепь коллектора токозадающего биполярного транзистора 47 необходимо ввести резистор 40, ограничивающий ток включения транзистора 14 выходного каскада 4. Резистором 48 задается ток базы транзистора 47.
Работа устройства по этому варианту не отличается от описанной для варианта 1.
В первом варианте экономия мощности по сравнению с прототипом достигает 180 мВт для одного канала формирователя °
Второй вариант обеспечивает экономию до 90 мВт.
Формула изобретения
1. Формирователь импульсов, содержащий входной„ фазоразделительный и выходной каскады, входной каскад подключен к источнику питания для маломощных цепей, а выходной — к источнику питания для мощных цепей, выходной каскад выполнен на первом, втором и третьем транзисторах, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и расширения Функциональных возможностей, Фазоразделительный каскад подключен к источнику питания для маломощных цепей, причем между фазоразделительным и выходным каскадами введен каскад коммутатора, содержащий токозадающий полевой транзистор, сток которого соединен с базой первого транзистора выходного каскада и коллектором первого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с общей шиной, затвор токозадающего полевого транзистора через параллельно соединенные резистор и первый стабилитрон подключен к источни" ку питания для. мощных цепей, непосредственно соединен с коллектором второго транзистора коммутатора, ис,ток токозадающего полевого транзис9 974562
10 тора через второй стабилитрон под,ключен к источнику питания для мощ;ных цепей, при этом фаэораэделительный каскад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, причем выход первого дополнительного ключа через токоограничивающий резистор подсоеди- 1в нен к эмиттеру второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа 1э подсоединен к базе второго транзистора выходного каскада.
2. Формирователь импульсов, содержащий входной, фазоразделительный и выходной каскады, входной каскад под- 20 ключен к источнику питания для маломощных цепей, а выходной - к источнику питания для мощных цепей, выходной каскад выполнен на первом, втором и третьем транзисторах, о т л и - 2S ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и расширения функциональных воэможностей, Фазоразделительный, каскад подключен к источнику питания для ЗО маломощных цепей, причем между фазораэделительным и выходным каскадом введен каскад коммутатора, содержа.щий первый, второй и токозадающий транзисторы, где эмиттер токозадаю" щего транзистора соединен с базой первого транзистора выходного каскада и коллектором первого транзистора коммутатора, эмиттер которого соеди нен с общей шиной, база токозадающего транзистора через резистор подключена к его коллектору и непосредственно соединена,с коллектором вто" рого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с общей шиной, коллектор токозадающего транзистора через резистор подключен к источнику питания для мощных цепей, при этом фазоразделительный каскад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепь
Фазоразделительного каскада, причем выход первого дополни тельного ключа, подсоединен к базе второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа подсоединен к базе второго транэис" тора выходного каскада.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США V 3959671, кл. 307-270, 1974.
2. Texas instruments 1973, р.638"
640. (каталог) (прототип).
974562
Тираж 959 Подписное
ВНУИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5. Заказ 8733/76
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4
Составитель В. Ыагурин
Редактор А. Долинич Техред.Е.Харитончик Корректор В. Бутяга