Импульсный модулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИС-АИЗОБРЕТЕ р11765998

-Ф

К АВТОРСКОМУ СВИ (6t) Дополнительное к авт. св (22) Заявлено 051278 (21) с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2309.80. Б

Дата опубликования описа (51)м, Кл.

Н 03 К 7/02 (оеуттвретееиный комитет

СССР

I1o детям изобретений и открытий (53) V4K621. 376. 5 (088.8) (72) Автор изобретения

В.В.Морозов (71) Заявитель 54) ИМПУЛ6СН61Й МОДУЛЧТОР току (1) .

Изобретение относится к импульсной злектроннои техник» большой мощности и может быть использовано для импульсной модуляции мощных СВЧ- и

5 других электронных приборов и устройств, работающих с малой скважностью и в квазинепрерывном режиме.

Известен импульсный модулятор, построенный по схеме двухтактного повторителя с бестрансформаторным выходом, содержащий два ключа, включенных последовательно по постоянному

При работе на емкостную нагрузку I5 модулятора заряд паразитных емкостей и емкости нагрузки производится через первый ключ, а разряд — через второй. Ток во время, соответствующее вершине импульса, протекает через 2р тот же первый ключ и определяется его внутренним сопротивлением и активной составляющей сопротивления нагрузки.

Недостатком известного модулятора является низкий КПД и относительно 25 длительные фронты и спады импульсов.

Известен также импульсный модулятор, содержащий ключи формирования соответственно фронта и спада импу льса, в ключе н ны<. лослт дов атель но 30 по постоянному току, причем управляющий вход ключа формирования фронта соединен с источником управляющего напряжения через триггер, а вход ключа формирования спада — через RCцепь (23 .

Недостаток этого модулятора заключается в низком КПД из-за наличия еольших сквозных токов в момент формирования спада импульса так как в это время оба ключа открыты и закорачивают источник питания. Кроме того, в квазинепрерывном режиме (c малой скважностью) имеет место искажение вершины импульса и ухудшение его фрснта и спада.

Целью изобретения является уменьшение длительности фронтов ч спадов при уменьшении скважности импульсов и повышение КПД.

Это достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий включенные последовательно по питанию ключи форьирования фронта и спада импульса между объединенными выводами которых и общей шиной подключена нагрузка, и дифференцирующую цепь, вход которой соединен с источником импульсного управляющего напряжения, введен ин7б5998

55 вертор, включенный между выходом диф ференцирующей цепи и управляющим входом ключа формирования спада импульса, резистивный делитель, включенный параллельно нагрузке, и ключ формирования вершины импульса, включенный параллельно ключу формирования фронта импульса, причем управляю щий вход ключа формирования фронта импульса соединен с выходом дифференцирующей цепи, а управляющий вход ключа формирования вершины импульса с выходом резистивного делителя. При этом ключ формирования вершины импульса выполнен в виде составного эмиттерного повторителя на и последовательно соединенных по постоянному то- 15 ку транзисторах одного типа проводимости, выход которого через ограничительный резистор соединен с нагрузкой, а базы его транзисторов соединены с выходом резистивного делителя 20 через нелинейную цепь управления, со держащую и управляемых звеньев, и-1 из которых включены между базами транзисторов составного эмиттерного посторителя, а одно - параллельно 25 базо-коллекторному промежутку того транзистора, коллектор которого соединен с источником питания, причем каждое управляемое звено выполнено в виде последовательно соединенных резисторов и эмиттерно-коллекторных промежутков транзисторов обратного типа проводимости, базы которых через дополнительный резистивный делитель соединены соответственно с источником питания и выходом основного резистивного делителя, а к нагрузке эмиттером подключен защитный транзистор, база-коллекторный промежуток которого включен параллельно базо-эмиттерному промежутку выходно- 40

ro транзистора составного эмиттерного повторителя.

На фиг. 1 дана структурная схема импульсного модулятора, на фиг. 2 структурная схема ключа формирования вершины импульса, на фиг. 3 — эпюры формирования импульса.

Импульсный модулятор содержит дифференцирующую цепь 1, подключенную к ключу 2 формирования фронта HMIIy bca и через инвертор 3 к ключу 4 формирования спада импульса, ключ 5 форми. — рования вершины импульса, соединенный последовательно с резистивным делителем б, параллельно которому подключена нагрузка 7.

Ключ 5 формирования вершины импульса состоит из змиттерного повторителя 8 на "п" последовательно сое-.. диненных транзисторах одного типа проводимости, выход которого через 40 ограничительный резистор 9 соединен с нагрузкой, а базы его транзисторов через нелинейную цепь управления 10, содержащую и управляемых звеньев, и-1 из которых включены между базами 45 транзисторов составного эмиттерного повторителя, соединены с выходом резистивного делителя, причем параллельно базо-эмиттерному промежутку выходного транзистора составного эмиттерного повторителя подключен базоколлекторный промежуток защитного транзистора 11, эмиттер которого подключен к нагрузке.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

Поступающий на вход модулятора прямоугольный импульс (см фиг 3 а) положительной полярности преобразуется дифференцирующей цепью в пару разнополярных импульсов меньшей длитель ности. Фронту соответствует положи-. тельный импульс, спаду — отрицательный. Положительный импульс включает ключ формирования фронта импульса, который заряжает выходную (паразитную и нагрузки) емкость. Ток через ключ 2 изменяется в времени (см.фиг..

3 б). Напряжение на нагрузке при этом достигает максимального значения

Сигнал с резистивного делителя приводит к срабатыванию ключа формирования вершины импульса. Последний срабатывает следующим образом: при увеличении падения напряжения на резистивном делителе выше порогового уровня, определяемого параметрами дополнительного резистивного делителя, открываются транзисторы нелинейной цепи управления 10, это приводит к открыванию транзисторов составного эмиттерного повторителя 8, и, следовательно, ключа 5 формирования вершины импульса. На всех этапах работы этого ключа 5 ток через него ограничивается с помощью нелинейной отрицательной обратной связи по . току, осуществляемой через защитный транзистор 11. Датчиком тока в цепи обратной связи является ограничительный резистор 9. Изменение тока через ключ 5 формирования вершины импульса 5 во времени (3y ) представлено на фиг. 3. Ключ 5 поддерживает на нагрузке номинальное импульсное напряжение, когда на входе ключа 2 уже нет управляющего импульса и он разомкнут.

При поступлении отрицательного им пульса с выхода дифференцирующей.цепи и последующем его инвертировании срабатывает ключ 4 формирования спада импульсов. Он закорачивает нагрузку и резистивный делитель, через него течет разрядный ток выходной емкости 3» (см.фиг.3, б). Ограничительный резистор 9 и защитный транзистор 11 ограничивают ток через ключ

5. Напряжение на нагрузке падает и закрывается управляемый от резистивного делителя б ключ 5. При этом формируется спад импульса и завершается формирование выходного импульса (см. фиг. 3, в). Так как ключ 5 не заряжа765998 ет и не разряжает выходную емкость, а только поддерживает номинальный тон то ток, протекающий через него и резистивную нагрузку, на несколько порядков меньше, чем ток, протекающий через ключи 2 и 4, что позволяет при менить в его качестве маломощный клю чевой активный элемент. В качестве же ключей 2 и 4 могут быть применены любые мощные элементы, предназначенные для работы в.импульсном режиме с большей скважностью, нежели скважность выходных импульсов модулятора.

Это позволяет увеличить среднюю мощность модулятора и уменьшить скважность выходных импульсов без увеличения крутизны. фронта и спада выходного импульса.

Поскольку ключ 5 является маломощным, он может иметь сравнительно большее внутреннее сопротивление или ограничитель максимального тока, поэтому сквозной ток при формировании спада импульса по сравнению с разряд ным - по сравнению с I, (см.фиг.

3 б) — мал и не имеет сушественного значения. Вследствие этого повышается КПД и, следовательно, надежность импульсного модулятора в области низких скважностей выходных импульсов

20

Формула изобретения

1. Импульсный модулятор, содержащий включенные последовательно по питанию ключи формирования фронта и спада импульса, между объединенными выводами которых и общей шиной подклЮчена нагрузка, и дифференцирующую цепь, вход которой соединен с источни, ком импульсного управляющего напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длительности 40 фронтов и спадов при уменьшении скваж— ности импульсов и повышения КПД, в него введен инвертор, включенный между выходом дифференцирующей цепи и управляющим входом ключа формирования 4 спада импульса, резистивный делитель, включенный параллельно нагрузке, и ключ формирования вершины импульса, включенный параллельно ключу формирования фронта импульса, причем управляющий вход ключа формирования фронта импульса соединен с выходом дифференцирующей цепи, а управляющий вход ключа формирования вершины импульса — с выходом резистивного дели теля.

2. Модулятор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что ключ формирования вершины импульса выполнен в виде составного эмиттерного повторителя на и последовательно соединен- ных по постоянному току транзисторах одного типа проводимости, выход которого через ограничительный резистор соединен с нагрузкой, а базы его транзисторов через нелинейную цепь управления соединены с выходом резистивного делителя.

З.Модулятор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что нелинейная цепь управления содержит и управляемых звеньев, и-1 из которых включены между базами транзисторов составного эмиттерного повторителя, а одно параллельно базо-коллекторному промежутку того транзистора, коллектор которого соединен с источником питания, причем каждые управляемое звено выполнено в виде последовательно соединенных резисторов и эммитерно-коллекторных промежутков транзисторов обратного типа проводимости, базы ко» торых через дополнительный резистивный делитель соединены соответственно с источником питания и выходом основного реэистивного делителя.

4. Модулятор по пп.1 — 3, о т л и- ° ч а ю шийся тем, что в него введен защитный транзистор„ база-коллекторный промежуток которого включен параллельно базо-эмиттерному промежутку выходного транзистора составного эмиттерного повторителя, а эмит» тер — с нагрузкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агаханян T.М. Линейные импульсные усилители. M., Связь, 1970,с.36 3 рис. 10.7-б.

2. Патент США Р 3435378,кл.332-41, опублик. 1969 (прототип).