Генератор импульсов

 

Изобретение относится к области импульсной техники. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости, а также в исключении задержки выдачи выходного импульса. Устройство содержит резистор, стабилитрон и пороговое устройство, состоящее из двух транзисторов разной проводимости, причем база и коллектор транзистора одной проводимости соединены соответственно с коллектором и базой транзистора другой проводимости; эмиттер одного из транзисторов соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, второй вывод которого соединен с первой шиной питания. Дополнительно введена цепь из последовательно соединенных диода, третьего и четвертого резисторов, причем другой вывод диода соединен со второй шиной питания, а другой вывод четвертого резистора через стабилитрон - с первой шиной питания; другой вывод второго резистора соединен с общей точкой стабилитрона и четвертого резистора; база транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, соединена с общей точкой третьего и четвертого резисторов, а эмиттер транзистора другой проводимости через первый резистор - с первой шиной питания. 2 ил.

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах управления тиристорами, например, в устройствах охранной сигнализации, а также служить синхронизатором в электрических цепях переменного тока.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому устройству является генератор импульсов (пат. US 4223281, RCA Corporation, 16.09.1980), содержащий пороговое устройство, состоящее из двух согласно включенных транзисторов разной проводимости, двух резисторов (зарядного и выходного), стабилитрона и конденсатора. Эмиттер транзистора п-р-п типа проводимости в пороговом устройстве соединен с общей точкой второй шины питания и выходного резистора, второй выход которого соединен с общей точкой базы того же транзистора и стабилитрона. Второй вывод стабилитрона соединен с общей точкой зарядного резистора и эмиттера транзистора р-п-р типа проводимости в пороговом устройстве. Между общей точкой зарядного резистора и порогового устройства включен конденсатор.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии пороговый элемент закрыт, конденсатор разряжен. При подаче питающего напряжения конденсатор начинает заряжаться через зарядный резистор. При напряжении на конденсаторе, равном напряжению пробоя стабилитрона, последний пропускает ток через базу транзистора п-р-п проводимости, транзистор открывается, пороговое устройство срабатывает и быстро разряжает конденсатор через выходной резистор, с которого снимают импульс. Пороговое устройство закрывается (при условии, что сквозной ток от источника питания через зарядный резистор, пороговое устройство и выходной резистор меньше тока удержания, порогового устройства, которое для транзисторов составляет порядка ~1 мА). После закрывания порогового устройства процесс заряда конденсатора повторяется и т.д.

К недостаткам указанного устройства относится следующее. Ждущий режим генератора осуществляется при Uпит < Uстаб. Однако из-за большого общего коэффициента усиления транзисторов помехоустойчивость устройства низкая, т. е. велика вероятность ложного срабатывания генератора (ложный импульс на выходе).

Если Uпит по какой-либо причине превысит Uстаб, то выходной импульс генератора будет выдан не сразу, а с задержкой, определяемой постоянной времени цепи R зар.С, скоростью нарастания и амплитудой питающего напряжения.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости генератора, а также исключение задержки выдачи выходного импульса.

Указанная цель достигается тем, что в генераторе импульсов, содержащем стабилитрон, два резистора и пороговое устройство, состоящие из двух транзисторов разной проводимости, причем база и коллектор транзистора одной проводимости соединены соответственно с коллекторами базы транзистора другой проводимости, эмиттер одного из транзисторов соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, второй вывод которого соединен с первой шиной питания, дополнительно введена цепь из последовательно включенных диода, третьего и четвертого резисторов. Другой вывод диода соединен с второй шиной питания, а второй вывод четвертого резистора через стабилитрон - с первой шиной питания, другой вывод второго резистора соединен с общей точкой стабилитрона и четвертого резистора, база транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, соединена с общей точкой третьего и четвертого резисторов, а эмиттер транзистора другой проводимости через первый резистор - с первой шиной питания.

Признаки, отличающие предлагаемый генератор импульсов от наиболее близкого к нему известного из патента US 4223281, RCA Corporation, 16.09.1980, характеризуют наличие дополнительно введенной цепи из последовательно соединенных диода, третьего и четвертого резисторов, включенной так, что другой вывод диода соединен с второй шиной питания, а другой вывод четвертого резистора через стабилитрон - с первой шиной питания; другой вывод второго резистора соединен с общей точкой стабилитрона и четвертого резистора; база транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, соединена с общей точкой третьего и четвертого резисторов, а эмиттер транзистора другой проводимости через первый резистор - с первой шиной питания.

При диоде и стабилитроне, включенных катодом к первой и второй шинам питания соответственно, к общей точке четвертого резистора и конденсатора подключен эмиттер транзистора типа n-p-n, база которого соединена с общей точкой первого и второго резисторов, а эмиттер транзистора p-n-p соединен с вторым выводом третьего резистора.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого генератора импульсов для получения импульса положительной полярности, На фиг. 2 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого генератора для получения импульса отрицательной полярности.

Генератор импульсов согласно фиг.1 содержит включенные последовательно диод 1, резисторы 2 и 3, стабилитрон 4. Диод 4 анодом подключен к первой шине питания 5, а стабилитрон 4 - катодом к второй шине питания 6. Пороговое устройство состоит из транзистора 7 типа р-п-р и транзистора 8 типа п-р-п. База транзистора 7 соединена с коллектором транзистора 8 и с общей точкой резисторов 2 и 3. Конденсатор 9 одним концом соединен с шиной питания 6, вторым - с одним концом дополнительного резистора 10, другой конец которого соединен с общей точкой резистора 3 и стабилитрона 4. Эмиттер транзистора 7 соединен с общей точкой резистора 10 и конденсатора 9. Эмиттер транзистора 8 соединен с резистором 11, второй конец которого соединен с шиной питания 6. База транзистора 8 соединена с коллектором транзистора 7.

Генератор импульсов (фиг.2) содержит последовательно включенные диод 1, резисторы 2 и 3, стабилитрон 4. Диод 1 катодом подключен к первой шине питания 5, а стабилитрон 4 катодом подключен к второй шине питания 6. Пороговое устройство состоит из транзистора 7 типа п-р-п и транзистора 8 типа р-п-р. База транзистора 7 соединена с коллектором транзистора 8 и с общей точкой резисторов 2 и 3. Конденсатор 9 одним концом соединен с шиной питания 6, вторым концом - с первым выводом дополнительного резистора 10, другой вывод которого соединен с общей точкой резистора 3 и стабилитрона 4. Эмиттер транзистора 7 соединен с общей точкой резистора 10 и конденсатора 9. Эмиттер транзистора 8 соединен с резистором 11, второй вывод которого соединен с шиной питания 6. База транзистора 8 соединена с коллектором транзистора 7.

Работа генератора импульсов осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии подается напряжение на шины питания 5 и 6. Конденсатор 9 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона 4. Протекающий по резистору 3 ток создает на нем падение напряжения при токе, протекающем от диода 1 к стабилитрону 4, плюсом приложенное к базе транзистора 7, а минусом - через резистор 10 к эмиттеру транзистора 7. Таким образом, транзистор 7, а следовательно, и транзистор 8 заперты и их самопроизвольное открывание невозможно. В таком состоянии устройство может находиться как угодно долго.

При падении напряжения между шинами 5 и 6 ниже напряжения стабилитрона 4 и на конденсаторе 9 транзистор 7 открывается, т.к. напряжение на его эмиттере стало выше напряжения на его базе. Протекающий по транзистору 7 ток открывает транзистор 8, т.е. пороговое устройство срабатывает. Транзисторы 7 и 8 скачком открываются до полного насыщения и конденсатор разряжается через резистор 11, с которого снимается выходной импульс положительной полярности.

При протекании тока от стабилитрона к катоду (фиг.2) с резистора 11 снимается выходной импульс отрицательной полярности.

Для работы предлагаемого генератора импульсов не требуется подбора каких-либо элементов, что упрощает и удешевляет его изготовление.

Генератор может выдавать импульсы разной полярности, что расширяет возможности его применения.

Кроме того, напряжение на конденсаторе вдвое ниже, чем в прототипе, и конденсатор 9 с резистором 10 образует дополнительный RC фильтр, что позволяет значительно увеличить помехоустойчивость генератора.

В настоящее время изготовлены 50 генераторов импульсов, которые безотказно работают в лабораторных установках.

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий резистор, стабилитрон и пороговое устройство, состоящее из двух транзисторов, причем база и коллектор транзистора одной проводимости соединены соответственно с коллектором и базой транзистора другой проводимости; эмиттер одного из транзисторов соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, второй вывод которого соединен с первой шиной питания, отличающийся тем, что дополнительно введена цепь из последовательно соединенных диода, третьего и четвертого резисторов, причем другой вывод диода соединен со второй шиной питания, а другой вывод четвертого резистора через стабилитрон - с первой шиной питания; другой вывод второго резистора соединен с общей точкой стабилитрона и четвертого резистора; база транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, соединена с общей точкой третьего и четвертого резисторов, а эмиттер транзистора другой проводимости через первый резистор - с первой шиной питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2