Программируемая линия задержки

 

ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая соединенные между входной и выходной шинами согласующие усилители с последовательно включенными чередующимися пит ячейками между ними, каждая ячейка содержит три резистора и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая ветвь состоит из включенных встречно двух диодов, а вторая - из включенных аналогично первой ветви двух диодов с элеменром задержки между ними, при этом в т/« ячейках диоды включены встречно анодами , а в п ячейках - встречно катодами, первый и второй резисторы m ячеек соединены первым выводом с шиной отрицательного напряжения, а п ячеек - с шиной положительного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения искажений задерживаемого импульсного сигнала переменной длительности и скважности, в каждой ячейке введены соединенный входом с входом управления ячейки согласующей эле мент и два транзистора, соединенные коллектором первого с входом элемента задержки и вторым выводом первого резистора, коллектором второго - с точкой встречного включения диодов первой ветви и вторым выводом второго резистора, в m ячейках транзисторы взяты р-п-р типа и базой сое«5 динены соответственно первый с инверсным сл выходом, а второй с прямым выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор с шиной положительного напряжения, в п ячейках транзисторы взят1 1 п-р-п типа и базой соединены соответсгвенно первый с прямым выходом, второй с инверсным выходом согласующего элемента , а эмиттерами через третий резистор - с шиной отрицательного напряжения. со сл оо со

Ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(1) Н 03 Н 7/30

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

xod

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3374072/18-21 (22) 04.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. Pf !9 (72) А. А. Костенков (53) 621.318.5 (088.8) (56) Мелешко Е. А., Митин А. А. Измерительные генераторы в ядерной электронике.

М., Атомиздат, 1981, с. 192 — 194.

2. Управляемая линия задержки — узлы

43 202, 4 Н 224 генератора TR — 4200. Техническое описание фирмы «Takeda Riken

1ndustry Со. Ltd», Япония.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3282049, кл. Н 03 Н 7/30, 16.04.81 (прототип). (54) (57) ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛИНИЯ

ЗАДЕРЖКИ, содержащая соединенные между входной и выходной шинами согласующие усилители с последовательно включенными чередующимися и и m ячейками между ними, каждая ячейка содержит три резистора и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая ветвь состоит из включенных встречно двух диодов, а вторая — из включенных аналогично первой ветви двух диодов с элеменюм задержки между ними, при этом в m

1Ф

ЛК„ 1019589 А ячейках диоды включены встречно анодами, а в п ячейках — встречно катодами, первый и второй резисторы m ячеек соединены первым выводом с шиной отрицательного напряжения, а и ячеек — с шиной положительного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения искажений.. задерживаемого импульсного сигнала переменной длительности и скважности, в каждой ячейке введены соединенный входом с входом управления ячейки согласуюгцей элемент и два транзистора, соединенныс ко1лектором первого с входом элемента задержки и вторым выводом первого резистора. коллектором второго — с точкой встречного включения диодов первой ветви и вторым выводом второго резистора, в гп ячейках транзисторы взяты р — и — р типа и базой соединены соответственно первый с инверсным выходом, а второй с прямым выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор с шиной положительного напряжения, в и ячейках транзисторы взяты и — р — п типа и базой соединены соответственно первый с прямым выходом, второй с инверсным выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор— с шиной отрицательного напряжения.

1019589

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для задержки импульсных сигналов в приборах формирования длительности и временного сдв и га и м пульсов.

Известны управляемые линии задержки, использующие набор элементов задержки, подключаемых в цепь передачи сигналов с помощью электромеханических или механических элементов коммутации (1) .

Недостаток этих устройств — невысокая надежность.

Известна управляемая линия задержки, которая содержит на входе и выходе по согласующему усилителю с последовательно соединенными и ячейками задержки между ними. Подключение элемента задержки в ячейке производится полупроводниковыми диодами, управляемыми током, задаваемым на них через высокочастотные дроссели и резисторы (2) .

Недостатки устройства — ограниченная полоса пропускания за счет несогласованности элементов задержки ячеек между собой из-за паразитных емкостей элементов, установленных на стыках ячеек, искажения сигнала при работе устройства с длительностью этого сигнала, соизмеримой с индуктивной постоянной времени, определяемой высокочастотными дросселями и ограничивающими ток через диоды резисторами, а также искажения при передаче сигнала переменной скважности, например серий импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является управляемая линия задержки, содержащая включенные между согласующими усилителями чередующиеся m u n — m ячейки задержки, состоящие из элемента задержки, диодов, переключателя, резисторов и дросселей, обеспечивающих задание тока через диоды и включение их в проводящее состояние (3).

Недостатком устройства является искажение задерживаемого сигнала при его длительности, соизмеримой с индуктивной постоянной времени, определяемой высокочастотными дросселями и ограничивающими ток через диоды резисторами. Эти искажения будут иметь место также при передаче сигнала переменной скважности, например при передаче пачек импульсов с переменной длиной пачки и периода повторения импульсов в ней.

Цель изобретения — уменьшение искажений задерживаемого импульсного сигнала переменной длительности и скважности.

Поставленная цель достигается тем, что в программируемую линию задержки, содержащую соединенные между входной и выходной шинами согласующие усилители с последовательно включенными чередующимися и и m ячейками между ними, каж5

1Р

50 дая ячейка содержит три резистора и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая ветвь состоит из включенных встречно двух диодов, а вторая — из включенных аналогично первой ветви двух диодов с элементом задержки между ними, при этом в m ячейках диоды включены встречно анодами, а в и ячейках— встречно катодами, первый и второй резисторы m ячеек соединены первым выводом с шиной отрицательного напряжения, а и ячеек— с шиной положительного напряжения, в каждой ячейке введены соединенный входом с входом управления ячейки согласующий элемент и два транзистора, соединенные коллектором первого-с входом элемента задержки и вторым выводом первого резистора, коллектором второго — с точкой встречного включения диодов первой ветви и вторым выводом второго резистора, в m ячейках транзисторы взяты р — и — р типа и базой соединены соответственно первый с инверсным выходом, второй с прямым выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор с шиной положительного напряжения, в и ячейках транзисторы взяты и — р — n типа и базой соединены соответственно первый с прямым выходом, второй с инверсным выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор — с шиной отрицательного напряжения.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Программируемая линия задержки содержит соединенные между входной и выходной шинами согласующие усилители 1 и

2 с последовательно включенными чередующимися m 3 и и 4 — 1 —: 4 — 1 — К ячейками между ними, каждая ячейка содержит три резистора 5 — 7 и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая втевь состоит из включенных встречно двух 8 и 9 диодов, а вторая — из включенных аналогично первой ветви двух диодов 10 и 11 с элементом 12 задержки между ними.

В и ячейках 3 диоды 8 — 11 включены встречно анодами, а в и ячейках 4 — 1

4 — К вЂ” встречно катодами.

Первый 5 и второй 6 резисторы m ячеек 3 соединены первым выводом с шиной

13 отрицательного напряжения, а и ячеек

4 — 1+ 4 — К вЂ” с ш и ной 14 пол ож ител ьно го напряжения.

В каждой ячейке введены соединенный входом с входом 15 управления ячейкой сог. ласующий элемент 16 и два транзистора

17 и 18, соединенные коллектором первого транзистора 17 с входом элемента 12 задержки и вторым выводом первого резистора 5, коллектором второго транзистора 18 — с точкой встречного включения диодов 8 и 9 первой ветви и вторым выводом второго ре.1019589 з зистора 6, в m ячейках 3 транзисторы 17 и 18 взяты р — п — р типа и базой соединены соответственно первый 17 с инверсным выходом, второй -18 с прямым выходом согласующего элемента 16, а эмиттерами через третий резистор 7 — с шиной 14 положи- тельного напряжения, в и ячейках (4 — 1 —.

4 — К) транзисторы 17 и 18 взяты n — р — и типа и базой соединены соответственной первый 17 с прямым выходом, второй 18 с инверсным выходом согласующего элемента 16, а эмиттерами через третий резистор

7 — с шиной 13 отрицательного напряжения.

Каждая ячейка 3 и 4 — 1 —: 4 — К управляется сигналом, поступающим на ее вход

15 управления. Этот сигнал управления может быть произвольным и соответствует элементной базе объекта, от которого производится управление предлагаемым устройством..

Назначение согласующих элементов 16согласование сигнала управления с характеристиками переключателя тока, выполненного в ячейках 3 и 4 — 1+4 — К на транзисторах 17 и 18 и третьем резисторе 7.

Будем считать, что управление ведется некоторыми, потенциальными сигналами, один из которых соответствует уровню «Логический нуль», а другой — уровню «Логическая единица». На прямом и инверсном выходах согласующего элемента 16 ячеек

3 и 4 — 1 †: 4 — К при подаче на его вход уровня «Логический нуль» будут возникать напряжения соответственно -U и +U, а при подаче уровня «Логическая единица»вЂ” соответственно +U и -U.

Рассмотрим работу устройства при поступлении сигнала управления уровнем «Логический нуль» на вход управления 15 всех ячеек, т. е. управляющий код имеет вид

000...0.

В и ячейках 4 — 1 — 4 — К напряжением с инверсного выхода согласующего элемента 16 обеспечивается активный режим второго транзистора 18 и запирается первый транзистор 17.

Коллекторный ток второго транзистора

18 определяется следующим соотношением

V ed - i

4я= где V 6 — напряжение на переходе эмиттербаза второго транзистора 18 в рабочей точке;

K — напряжение на шине 13 отрицательного напряжения; — величина сопротивления третьего резистора 7.

Первый транзистор 17 запирается напряжением, равным алгебраической сумме напряжений с прямого выхода согласующего элемента 16, третьего резистора 7 и с шины 13 отрицательного напряжения. Напряжение на его коллекторе близко к на5 ! о

25 пряжению с шины 14 положительного напряжения. Этим напряжением запираются диоды 10 и 1 второй ветви.

В m ячейках 3 напряжением с прямого выхода согласующего элемента 16 обеспечивается активный режим второго транзистора 18 и запирается первый транзистор 17.

Коллекторный ток второго транзистора

18 определяется следующим соотношением (эб г м- (— — — — — ) кд !» где E — напряжение на шине 14 положи2 тельного напряжения.

Знак «минус» говорит о противоположном направлении этого тока m ячеек 3 току и ячеек 4 — 1 —; 4 — К.

Первый транзистор 17 запирается напряжением, равным алгебраической сумме напряжений с инверсного выхода согласующего элемента 16, третьего резистора 7 и с шины 14 положительного напряжения: Напряжение на его коллекторе близко к напряжению с шины 13 отрицательного напряжения. Этим напряжением запираются диоды 10 и ll второй ветви. Транзисторы ячеек З.и 4 — 1 — 4 — К в активном режиме работают как генератор тока с большим (десятки килоом) внутренним сопротивлением.

Режим работы ячеек выбирается таким, что I 1„

Коллекторный ток второго транзистора

18 m ячеек 3 в точке соединения анодов диодов 8 и 9 первой ветви разветвляется на два тока: левый — через диод 8 первой ветви m ячейки 3, диод 9 первой ветви предыдущей п ячейки 4 — I — 4 — К, коллектор второго транзистора 18 этой ячейки; правый — через диод 9 первой ветви m ячейки

3, диод 8 первой ветви последующей и ячейки 4 — 1=.4 — К, коллектор второго транзисто4О ра 18 этой ячейки. ,Чевая и правая составляющая коллекторного тока приблизительно равны и в сумме дают ток коллектора транзистора, стоящего в активном режиме, каждой ячейки

Зи4 — 1 —:4 — К.

45,Чевая составляющая тока первой ячейки замыкается на выходное сопротивление согласующего усилителя 1, а правая составляющая тока последней ячейки замыкается ! на входное сопротивление согласующего усилителя 2.

Благодаря разветвлению коллекторного тока на левую и правую составляющие все диоды 8 и 9 первой ветви ячеек 3 и 4 — 1 —:

4 — К находятся в проводящем состоянии.

Сопротивление на участке от выхода согласующего усилителя 1 до входа согласующего усилителя 2 равно сумме сопротивлений открытых диодов 8 и 9. При использовании специальных коммутационных диодов, на1019589

5 пример типа КД409А, оно составляет единицы ом.

Задержка поданного на входную шину импульсного сигнала равна начальной задержке устройства и в первом приближении равна сумме задержек согласующих усилителей 1 и 2.

Рассмотрим работу устройства при поступлении сигнала управления уровнем «Логическая единица» на вход 15 управления всех ячеек 3 и 4 — —: К вЂ” К, т. е. управляю- 10 ший код имеет вид 111...1.

В этом случае, аналогично рассмотренному ранее для кода 000...0, первые транзисторы 17 в ячейках 3 и 4 — 1 —: 4 — К переведутся в активный режим, а вторые транзисторы 18 выключатся и на их коллекторах появится напряжение с соответствующих шин 13 и 14, которым закроются диоды 8 и 9 первой ветви. Диоды 10 и 11 второй ветви окажутся в проводящем состоянии за счет разветвления коллекторного тока первого транзистора 17 ячеек 3, 4 — 1 †"4 — К, аналогично описанному для второго транзистора 18.

Сопротивление на участке от выхода согласующего усилителя 1 до входа согласующего усилителя 2 равно сумме сопротивле- 25 ний открытых диодов 10 и 11 и составляет единицы ом.

Задержка поданного на входную шину импульсного сигнала равна сумме начальной задержки устройства и задержек элемента 12 задержки всех ячеек 3 и 4 — 1

4 — К.

При произвольном значении управляющего входа в тех ячейках 3 и 4 — 1 — 4 — К, на которые поступает сигнал управления уровнем «Логический нуль», включатся диоды 8 и 9 первой ветви, а на которые поступает сигнал управления уровнем «Логическая единица», включатся диоды 10 и

11 второй ветви, и последовательно в цепь передачи сигнала подключится элемент 12 задержки. 40

Задержка поданного на входную шину импульсного сигнала равна сумме начальной задержки устройства и задержек элемента

12 задержки тех ячеек 3 и 4 — 1 —; 4 — К, на которые поступил сигнал управления уровнем «Логическая единица».

Выбирая величину задержки в элементе 12 задержки в соответствии с весовыми коэффициентами разрядов управляющего ячейками 3 и 4 — 1 —:4 — К кода, получают задержку выходного сигнала, пропорциональную этому коду.

Например, при пятиразрядном управляющем коде и весе младшего разряда этого кода, равном 1 нс, элемент 12 задержки в ячейках задержки должен иметь следующие значения: 1; 2; 4; 8; 16 нс. В этом случае будет обеспечено задание задержки в устройстве до 31 нс с дискретностью 1 нс.

Согласующие усилители 1 и 2 обеспечивают согласование источника входного сигнала и нагрузки с ячейками 3 и 4 — I —. 4 — К.

В предлагаемом устройстве исключены высокочастотные дроссели, обеспечивающие в известном устройстве развязку цепей управления от тракта передачи задерживаемого сигнала.

Развязка в предлагаемом устройстве обеспечивается за счет высокого (десятки килоом) внутреннего сопротивления генератора тока, образованного включаемым в активный режим первым 17 или вторым 18 транзистором ячеек 3 и 4 — 1 —. 4 — К. Влияние на тракт передачи задерживаемого сигнала емкости коллекторного перехода транзистора может быть сведено к минимуму при использовании высокочастотных транзисторов со значениями этих емкостей в единицы пикофарад.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключены индуктивности и сведены к пренебрежимой величине емкости, подключаемые параллельно тракту передачи задерживаемого сигнала, что позволяет существенно уменьшить искажения этого сигнала при его переменной длительности и скважности.

Предлагаемое устройство легко поддается миниатюризации, так как искажены крупногабаритные элементы — высокочастотные дроссели. Элементы 12 задержки могут быть в микрополосковом исполнении, а усилители 1 и 2, элементы 16, транзисторы 17 и 18 и диоды 8 — 11 — в оескорпусном испол. нении, резисторы выполнены по тонкопленочной технологии на обшей для всего устройства подложке. Такое исполнение позволяет улучшить как электрические, так и конструктивно-технологические характеристики устройства в целом.

Составитель И. Радько

Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 3724/5! Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4