Формирователь импульсов управления

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано , для формирования импульсов уп- . равления приборами с зарядовой связью . Целью изобретения является повышение (стродействия, стабипьирсти временных параметров выходных импульсов при изменении параметров Фиг. управляюпщх сигналов, регулировании временных параметров выходных импульсов и при изменении температуры. Для достижения поставленной цели в устройство введены транзисторы 5-14, двухэмиттернь ч транзистор 49, резисторы 30, 31, управляемый источник опорного напряжения 41 с первой и второй шинами 42 и 43, шиной 44 управления опорным напряжением и шиной 45 опорного напряжения, шина 46 регулирования времени среза, шина 47 регулирования времени нарастания выходных импульсов, шина 40 токового управления. В схеме формирователя обеспечивается необходимая зависимость режимных токов при изменении температуры и напряжений источников питания, влияющих на изменение паразитных емкостей р-п переходов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. да S (Л СП 39

..Я0„„12965

А1

Я1 4 Н 03 К 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВЗОР СНОВ Ы СВИДВТВВСТВ У (21) 3902639/24-21 (22) 31.05.85 (46) 15.02.87. Вюп, Ф 6 (72) А.И.Гольдшер, П.А.Дик, А.И.Лашков и В.Я.Стенин (53) 621.373.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 788361, кл. Н 03 К 5/Ol 1979.

Приборы и техника эксперимента, 1982 ° В 3, с. 109, рис. 1. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЖПУЛЬСОВ УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике, Может быть использовано, для формирования импульсов уп- . равления приборами с зарядовой связью. Целью изобретения является повышение быстродействия, стабильности временных параметров выходных импульсов при изменении параметров управляющих сигналов, регулировании временных параметров выходных импульсов и при изменении температуры.

Для достижения поставленной цели в устройство введены транзисторы 5-14, двухэмиттерньч транзистор 49, резисторы 30, 31, управляемый источник опорного напряжения 41 с первой и второй шинами 42 и 43, шиной 44 управления опорным напряжением и шиной

45 опорного напряжения, шина 46 регулирования времени среза, шина 47 регулирования времени нарастания выходных импульсов, шина 40 токового управления. В схеме формирователя обеспечивается необходимая зависимость режимных токов при изменении температуры и напряжений источников питания, влияющих на изменение параэитных емкостей р-и переходов.

2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Выходная шина 48 соединена с эмиттером первого составного транзистора 1 и с коллектором второго составного транзистора 2., база которого соединена с шиной 40 токового управления, коллекторами третьего

5 и четырнадцатого 16, эмиттерами первого 3 и пятого 7 транзисторов.

База первого транзистора 3 соединена с коллектором тринадцатого транзистора !5, база первого составного транзистора l — с коллекторами две-, надцатого 14 и второго 4 транзисторов, база пятого транзистора 7 — с коллектором одиннадцатого транзистора 13, база третьего транзистора 5— с коллектором шестого транзистора 8

Я первым выводом первого резистора 25 и катодом второго диода 24, аноц которого соединен с коллектором четвЂ

1 12

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов управления приборами с зарядовой связью.

Цель изобретения — повышение быстродействия, стабильности временных параметров выходных импульсов, при,изменении параметров управляющих сигналов, регулировании временных параметров управляющих сигналов, регулирования временных параметров выходных импульсов и при изменении температуры.

На фиг.! представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 — схема входного узла с уменьшенным входным током, Формирователь импульсов управления содержит первый 1 и второй 2 составные, транзисторы, первый— двадцатый транзисторы 3 — 22, первый 23 и второй 24 диоды, первый— одиннадцатый резисторы 25 — 35, первую 36 и вторую 37 шины источников питания, общую шину 38, шину 39 потенциального управления, шину 40 токового управления, управляемый источник 41 опорного напряжения с первой 42 и второй 43 шинами, шиной

44 управления опорным напряжением и шиной 45 опорного напряжения, шину 46 регулирования времени среза, шину 47 регулирования времени нарастания, выходную шину 48 и двухэмиттерный транзистор 49.

Входной узел содержит дополнительно третий диод 50 — двадцать первый транзистор 51.

90501 2 вертого транзистора 6 и через первый диод 23 с шиной 39 потенциально го управления. Второй вывод первого резистора 25 соединен с базой шестого транзистора 8.

Управляющий источник опорного напряжения имеет первую 42 и вторую 43 шины питания, причем первая шина питания 42 соединена с первой шиной

36 источников. питания, первым выводом восьмого резистора 32, коллекторами первого составного 1, шестнадцатого 18, эмиттерами двенадцатого

14, тринадцатого 15, четырнадцатого

16, пятнадцатого 17, четвертого 6 и одиннадцатого 13 транзисторов, вторая шина 43 питания соединена с общей шиной 38, первыми выводами девятого 33, десятого 34, одиннадца20 того 35 резисторов, третьего 5, шестого 8, семнадцатого 19 и восемнадцатого 20 транзисторов. Эмиттер второго составного 2 и второго 4 транзисторов соединен с второй шиной источника питания 37. Второй вывод одиннадцатого резистора 35 соединен с базой семнадцатого 19 базой и коллектором восемнадцатого 20 и коллектором пятнадцатого 17 транзисто30 ров. Вторые выводы девятого 33 и десятого 34 резисторов соединены с эмиттерами соответственно девятнадцатого 21 и двадцатого 22 транзисторов. Шина 44 управления опорным

35 напряжением соединена с вторым выводом восьмого резистора 32, базой шестнадцатого 18 и коллектором семнадцатого 19 транзисторов. Шина опорного напряжения 45 соединена с 10 эмиттером шестнадцатого 18, базой и коллектором девятнадцатого, базой двадцатого 22 транзисторов, а также с базами седьмого 9, восьмого 10 девятого 11, десятого 12 и двухэмит 1 терного 49 транзисторовя коллекторы которых соединены с базами соответственно одиннадцатого 13, четвертого 6, двенадцатого 14, четырнадцатого 16 и тринадцатого 15 транзисто50 ровя эмиттеры которых соединены с первыми выводами соответственно второго 26я третьего 27, четвертого 28, пятого 29, шестого 30 и седьмого 31 резисторов.

Вторые выводы второго 26, третьего 27, пятого 29, шестого 30 резисторов соединены с шиной регулирования временем среза 46, вторые выводы

0501

50

3 !29 четвертого 28, седьмого 31 резисторов соединены с шиной 47 регулирования времени нарастания.

Входной узел содержит третий диод

50; включенный в разрыв между коллек" тором четвертого транзистора 6 и анодами первого 23 и второго 24 диодов-, двадцать первый транзистор 51, база которого подключена к шине 39 потенциального управления, коллектор — к общей шине 38, эмиттер — к коллектору четвертого транзистора 6.

Формирователь импульсов управления работает следующим образом.

При появлении нулевого сигнала на шине 48 токового управления коллекторный ток четырнадцатого транзистора 16 повьипает потенциал на базе второго составного транзистора 2, вызывая вначале отпирание второго транзистора 4 и эапирание первого составного транзистора 1, а затем отпирание второго составного транзистора 2, На выходной шине 48 формируется отрицательный перепад напряжения. Установившееся значение потенциала определяется напряжением на второй шине 37 источника питания.

Использование в качестве второго составного транзистора 2 составной и-р-и-структуры обеспечиваеТ высокое быстродействие при работе на ,емкостную нагрузку яшины управления переносом в микросхемах с зарядовой связью могут имет емкость от единиц до нескольких тысяч пикофа-. рад ). Кроме того, различные пороги отпирания второго транзистора 4 и второго составного транзистора 2 улучшают динамические характеристики формирователя вследствие уменьшения сквозных токов в двухтактном выходном каскаде.

Единичный сигнал на шине 40 токового управления обеспечивает рассасывание избыточного заряда иэ базы второго составного транзистора 2, после чего происходит понижение потенциала на базе этого транзистора и запирание второго транзистора 4.

Первый составной транзистор 1 переходит в активный режим, и на выходной шине 48 формируется положительный перепад напряжения. Установившееся напряжение на выходной шине 48 определяется напряжением на первой шине 36 источника питания. Укаэанная последовательность переклю" чения транзисTîðoâ способствует снижению сквозных токов через выходные транзисторы схемы. В качестве пер вого составного транзистора l ис,пользуется составная и-р-и-структура, повьппающая нагрузочную способность схемы и стабильность соотношения нарастания и времени среза выходных импульсов в результате симметрии плеч двухтактного .выходного каскада формирователя.

Регулировка времени нарастания и среза выходных имульсов осуществляется изменением режимных токов, например, путем включения между шинами регулирования времени нарастания 47 и среза 46 и общей шиной 38 регулировочных переменных резисторов.

Времена нарастания и среза определяются внутренними элементами схемы и практически не зависят от параметров управляющих сигналов.

Для достижения высоких динамических характеристик формирователя (помимо соответствующей фаэировки транзисторов выходного каскада) необходимо выдерживать определенные соотношения режимных токов схеьы, гарантирующие отсутствие сквозных токов через первый 1 и второй 2 составные транзисторы при любых допустимых изменениях емкости нагрузки, напряжений источников питания (в процессе регулировки уровней выходных импульсов) и при регулировке временных параметров по шинам 46 и

47; Дпя отсутствия сквозных токов в выходном каскаде при формировании среза выходных импульсов отношение емкостей коллекторных переходов второго 4 и второго составного 2 транзисторов не должно превьппать отношения базовых токов этих транзисторов.

Кроме того, при нулевом логическом сигнале на шине 39 потенциального управления должно обеспечиваться надежное насыщение второго транзистора 4. В результате использования в формирователе двухэмиттерного транзистора 49, а также вследствие объединения эмиттерных цепей соответствующих транзисторов заданные соотношения токов выдерживаются в широком диапазоне изменения токов, что обеспечивает широкий диапазон регулировок времени нарастания и среза при высокой их стабильности и высокой экономичности формирователя.

Для повышения стабильности временных параметров выходных импульсов формирователя при изменении температуры и уровней выходных импульсов источник 41 опорного напряжения формирует опорное напряжение следующим образом.

Ток, протекающий через восьмой резистор 32, сравнивается с коллекторным током пятнадцатого транзистора 17 с помощью отражателя тока на семнадцатом 19 и восемнадцатом

20 транзисторах. Сигнал ошибки при разбалансе токов усиливается эмиттерным повторителем на .шестнадцатом транзисторе 18, двадцатым транзистором 22, и подается на базу пятнадцатого транзистора 17 в противофазе.

Соответствующим выбором площадей змиттерных переходов седьмого 9, восьмого 10 девятого 11 и десятого

l2 транзисторов и двухэмиттерного транзистора 49, а также второго 26, третьего 27, четвертого 28, пятого

29, шестого 30 и седьмого ЗI резисторов можно обеспечить необходимое соотношение режимных токов в схеме формирователя при изменениях уровней выходных импульсов и температуры.

Токоотводящий одиннаццатый резистор

35 обеспечивает компенсацию температурного изменения коэффициентов передачи тока базы первого 1 и второго 2 составных транзисторов (с уменьшением температуры коэффициенты усиления тока уменьшаются, поэтому для повьппения стабильности времени нарастания и времени среза выходных импульсов формирователя необходимо несколько увеличить режимные токи).

Таки» образом, в схемах формирователя обеспечивается необходимая зависимость режимных токов при изменекии температуры и напряжений источников питания, влияющих на изменение паразитных емкостей р-и-переходов, и значительно повьппается стабильность временных параметров формирователя импульсов управления, расширяется диапазон рабочих температур и диапазон регулировки уровней выходных импульсов, I

Единичный логический сигнал на

4 шине потенциального управления 39 приводит к запиранию первого диода

23, коллекторный ток четвертого транзистора 6 обеспечивает отпирание второго диода 24 и третьего 5 и

gp шестого 8 транзисторов и перехват коллекторных токов четырнадцатого

16 и тринадцатого 15 транзисторов, второй транзистор 4 и второй составной транзистор 2 запираются, кол55лекторный ток двенадцатого транзистора 14 в динамическом режиме определят время нарастания выходного импульса формирователя. При этом первый составной транзистор l нахоВыполнение нагрузки эмиттерного повторителя на шестнадцатом транзисторе 18 в виде девятнадцатого тран90501 б зистора 21 в диодном включении и девятого резистора 33 позволяет в результате обеспечения минимального режимного тока эмиттерного повторителя на шестнадцатом транзисторе 18, значительно превьппающего суммарный ток утечки между эмиттером и коллектором шестнадцатого транзистора эмиттерного повторителя 18 и коллек10 торных переходов транзисторов 9, 10, 11, 12 и 9, исключить влияние этого тока утечки, который при высоком усилении транзисторов HMC формирователя может резко снизить максималь15 ное рабочее напряжение схемы. Девятнадцатый транзистор 21 в диодном включении обеспечивает температурную стабилизацию режима змиттерного повторителя на транзисторе 18.

20 При наличии на шине потенциального управления 39 нулевого логического сигнала первый диод 23 открыт, а второй диод 24, третий 5 и шестой

8 транзисторы заперты. Коллекторные

25 тою тринадцатого 15 четырнадцатого

16 транзисторов обеспечивают работу второго 4 и второго составного 2 транзисторов в режиме насыщения: напряжение на выходной шине 48 форми- .

ЗО рователя определяется напряжением на второй шине 37 источников питания.

При этом первый 3 и пятый 7 транзисторы 3 и 7 находятся в инверсной активной области и благодаря наличию

35 переходов Шоттки, включенных параллельно коллекторным переходам, практически весь коллекторный ток четырнадцатого транзистора 16 протекает в базу второго составного транзис40 тора 2, определяя в динамическом режиме время среза выходного импульса.

90501

Формула

15

25

40

7 12 дится в активном режиме и определяет напряжение на выходной шине 48.

Пятый транзистор 7 отпирается и фик-сирует потенциал на базе второго составного транзистора 2, что позволяет уменьшить зависимость времени задержки переключения от напряжения, на второй шине 37 источников питания при регулировке соответствующего уровня выходных импульсов. Первый резистор 25, практически не влияющий на токораспределение в статическом режиме, образует с емкостью эмиттерного перехода шестого транзистора 8 интегрирующую цепочку, которая препятствует быстрым изменениям тока коллектора этого транзистора. В результате в момент появления на шине

39 потенциального управления сигнала

"1" третий транзистор 5 отпирается полным током коллектора четвертого транзистора 6, а спустя некоторое время отношение коллекторных токов третьего и шестого транзисторов 5 и 8 устанавливается на уровне, определяемом отношением площадей эмиттерных переходов этих транзисторов.

При этом ток пятого транзистора 7 ограничивается на вполне определенном уровне. Аналогично в момент появления на шине 39 потенциального управления сигнала "0" запирание третьего транзистора 5 происходит током насыщенного второго диода 24 и током коллектора шестого транзистора 8, выключение которого замедляется интегрирующей цепочкой. Таким образом, первый резистор 25 позволяет уменьшить задержки распроО1 <о странения t а и t д и, следо ар за вательно, дополнительно повысить быстродействие формирователя.

Введение двадцать первого транзистора 51 позволяет в (+1) раз уменьшить входной ток "0" (где р— коэффициент передачи тока базы двадцать первого транзистора 51), Третий диод 50 обеспечивает необходимый порог переключения формирователя, соответствующий стандартным уровням ТТЛ микросхем.

Подключение к шине 44 управления опорным напряжением переменного резистора, параллельно либо восьмому резистору 32, либо семнадцатому транзистору 19 позволяет в широких пределах регулировать одновременно времена среза и нарастания выходных импульсов, так как это приводит к изменению потенциала на шчне 45 опорного напряжения и соответствующему изменению режимных токов седьмого 9, восьмого 10, девятого 11, десятого

12 и двухэмиттерного 49 транзисто— ров. изобретения

1, Формирователь импульсов управления, содержащий первый и второй составные, первый, второй, третий и четвертый транзисторы, первый и второй диоды, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, первую и вторую шины источников питания, общую шину и шину потенциального управления, генератор тока, вход которого соединен с первой шиной источников питания, выход соединен с эмиттером первого и коллектором третьего транзисторов, с базой которого соединен первый вывод первого резистора, коллектор первого составного транзистора соединен с первой шиной источников питания его база соедикена с коллектором второго транзистора, а его эмиттер соединен с коллектором второго составного транзистора и с выходной шиной устройства, эмиттеры второго и второго составного транзисторов соединены с второй шиной источников питания, а база второго транзистора — с коллектором первого транзистора, причем первый и второй составные, первый, второй и третий транзисторы имеют структуру п-р-п, а четвертый транзистор р-п-р, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения быстродействия, стабильности временных параметров выходных импульсов при изменении параметров управляю45 щих сигналов, регулировании временных парамеров выходных импульсов и при измерении температуры, в него введены с пятого по четырнадцатый транзисторы, двухэмиттерный транзистор, шестой и седьмой резисторы, управляемый источник опорного напряжения с первой и второй шинами питания, шиной управления опорным напряжением и шиной опорного напряжения, шина регулирования времени среза, шина регулирования времени нарастания выходных импульсов, шина токового управления, соединенная с эмиттером первого транзистора, с циального управления, катод второго диода соединен с базой третьего транзистора и коллектором шестого транзистора, база которого соединена с вторым выводом первого резистора, эмиттеры третьего и шестого транзисторов соединены с общей шиной, первая и вторая шины питания управляемого источника опорного напряжения соединены соответственно с первой шиной источников питания и общей шиной, шина опорного напряжения соединена с базами седьмого, восьмого, девятого, десятого и двухэмиттерного транзисторов, эмиттеры которых соединены с первыми выводами соответственно второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого резисторов, вторые выводы второго, третьего, пятого и шестого резисторов соединены с шиной регулирования времени среза, вторые выводы четвертого и седьмого резисторов соединены с шиной регулирования времени нарастания выходных импульсов, коллекторы седьмого, восьмого, девятого и двухэмиттерного транзисторов соединены с базами соответственно одиннадцатого, четвертого, двенадцатого и тринадцатого транзисторов, эмиттеры которых соединены с первой шиной источников питания, причем пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и двухэмиттерный транзисторы имеют структуру и- р-п, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый транзисторы структуру р-п-р, в качестве ге\ нератора тока использован четырнадцатый транзистор, коллектор которого является выходом генератора тока

1 эмиттер его входом, а база соедине9 129 базой второго составного транзистора и с эмиттером пятого транзистора, коллектор которого соединен с второй шиной источников питания, а его база соединена с коллектором одиннадцатого транзистора, коллектор двенадцатого транзистора соединен с базой первого составного транзистора, база первого транзистора соединена с коллектором тринадцатого транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с анодами первого и второго диодов, катод первого диода соединен с шиной потен0501 10 на с коллектором десятого транзистора.

2. Формирователь импульсов по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности временных параметров выходных импульсов при изменении температуры, регулируемый источник опорного напряжения содержит пятнадцатый тран10 эистор структуры р-п-. р, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый, девятнадцатый и двадцатый транзисторы структуры п-р-п, восьмой, десяТый и одиннадцатый резисторы, при-. чем первый вывод восьмого резистора, эмиттер пятнадцатого транзистора, коллектор шестнадцатого транзистора

У соединены с первой шиной питания, эмиттеры семнадцатого, восемнадца того транзисторов, первые выводы девятого, десятого, одиннадцатого резисторов соединены с второй шиной питания, база шестнадцатого, коллектор семнадцатого транзистора и второй вывод восьмого резистора соеди.-. нены с шиной управления опорным напряжением, коллектор пятнадцатого с транзистора соединен с базами сем30 надцатрго и восемнадцатого транзисторов с коллектором восемнадцатого транзистора и вторым выводом одиннадцатого резистора, эмиттеры девятнадцатого и двадцатого транзисторов соединены с вторыми выводами соответЗ5 ственно девятого и десятого резисторов, коллектор двадцатого транзистора соединен с базой пятнадцатого транзистора, шина опорного напряже40 ния соединена с базой и коллектором девятнадцатого транзистора, базой двадцатого транзистора и змиттером шестнадцатого транзистора.

3, Формирователь импульсов по пп.l è 2, отличающийся

45 тем, что введены третий диод и двадцать первый транзистор структуры р-п-р, причем третий диод включен в разрыв между коллектором четвертого транзистора и анодами первого

50 и второго диодов, анодом — к коллектору, база двадцать первого транзистора соединена с шиной потенциального управления, эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора, коллектор соединен с общей шиной.

1290501

37 OO фиг 2

Составитель В.Пятецкий

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Ходанич Корректор М,Демчик

Заказ 7915/56 Тираж 922 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4