Генератор прямоугольных импульсов (его варианты)

ЕЛЬСТВ 26Па ко етельство СССР1/00, 1974.тельство СССР3(027, 1980. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ. ВТОРСКОМЪ( СВИД(54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЬИ ИМПУЛЬСОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ).(57) 1. Генератор прямоугольныхимпульсов, содержащий два операционных усилителя, конденсатор, выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя, кинвертирующему входу второго операционного усилителя и через соответствующие параллельно включенныепервый диод и второй резистор - к,одной из обкладок конденсатора,при этом каждая обкладка конденсатора через второй диод подключенак соответствующему входу одногоиз операционных усилителей, неинвертирующий вход каждого из операционных усилителей через третийрезистор соединен с общей шиной,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения стабильностичастоты, в него дополнительно введены два транзистора, каждый из которых включен последовательно свторым резистором, коллектор каждого транзистора соединен с одной иэобкладок конденсатора, эмиттерЯО 11 7705 с соответствующим вторым резистором, а базы транзисторов подключены к общей шине,2. Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор,выход каждого операционного усилителя через первый резистор под-.ключен к неинвертирующему входуэтого же операционного ;.силителяи через первый диод - к соответствующей обкладке первого конденсатора, неинвертируюпщй вход каждогоиэ операционных усилителей черезсоответствующий второй резисторподключен к общей шине, о т л ич а ю щ и й с я тем., что, с цельюповышения стабильности частоты,к выходу каждого операционного усилителя через соответствующий второй диод подключен коллектором первый дополнительный транзистор,эмиттер которого через резисторподключен к первой шине питания,а база - к обкладке первого конденсатора и через соответствующий первый диод - к выходу другого операционного усилителя, коллектор каждого первого дополнительного тран-зистора подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора, база каждого дополнительного транзистора соединенас базой соответствующего первогодополнительного транзистора, коллек-тор каждого второго дополнительноготранзистора через резистор подключен к второй шине питания и черезсоответствующий второй конденсаторсоединен с инвертирующим входом свое1167705 Составитель В. ШагурТехред М.Кузьма рректор А. Зимокосов Редактор Ю. Петрушк 8 Тираж 872 Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.Заказ 475ВНИИПИ писк фил ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4го и неинвертирующим входом другого операционного усилителя, причем каждая из обкладок первого конденсатора подключена к коллектору соответствующего третьего дополнительного транзистора, эмиттер каждого из которых через соответствующий резистор подключен к второй шине питания, а база подключена к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора и через третий конденсатор - с базой третьего дополнительного транзистора.3. Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя и через соответствующие параллельно включенные диод и второй резистор - к одной из обкладок первого конденсатора, входы операционного усилителя через третьи резисторы соединены с общей шиной, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты, в него введены два транзистора, причем обкладки первого конденсатора подключены. к эмиттерам транзисторов, коллекторы которых через резисторы соединены с шиной питания, а через разделительные конденсаторы - с инвертирующими входами операционных усилителей, базы транзисторов подключены к средней точке резистивного делителя, включенного между шиной питания и общей шиной.4. Генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя и через соответствующие параллельно включенные первый дйод и второй резистор - к одной из обкладок первого конденсатора, входы операционных усилителей через третьи резисторы соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты, выход каждого операционного усилителя через вновь введенные соответствующие параллельно включенные второй диод и четвертый резистор подключен к обкладкам второго конденсатора, причем к выходу каждого операционного усилителя первый и второй диоды подключены разноименными электродами, а к обкладкам первого и второго конденса тора - одноименными, кроме того, между каждой обкладкой одного конденсатора и противоположной относительно выходов операционных усилителей обкладкой другого конденсатора эмиттером и базой включен транзистор коллектор которого через пятый резистор соединен с источником питания, а через третий конденсатор - с входом операционного усилителя, причем база транзистора соединена с катодом соответствующего второго диода, а коллектор - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к аноду этого же диода.5. Генератор прямоугольных импуль. сов, содержащий два операционных усилителя, первый конденсатор, выход каждого операционного усилителя соединен с анодом первого диода и через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя, вход каждого из операционных усилителей через соответствующий третий резистор подключен к общей шине, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильнос" ти частоты расширения функциональных возможностей, катод каждого из первых диодов соединен с коллектором первого дополнительного транзистора, эмиттер которого через четвертый резистор подключен к выходу своего операционного усилителя, базы обоих первых дополнительных транзисторов объединены и подключены к общей шине, а коллектор каждого из них подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора противоположного типа проводимости, коллектор которого через соответствующий резистор подключен к шине питания и через соответствующий второй конденсатор - к неинвертирующему входу своего операционного усилителя,.базы вторых дополнительных транзис1167705 торов соединены между собой черезтретий конденсатор, через соответствующие вторые диоды подключены к 1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре для генерирования прямоугольных им" пульсов, 5Известен генератор прямоугольных импульсов на двух операционных усилителях с перекрестными обратными связями между их выходами с дифферен. циальными входами через резистивные. 10 делители и интегрирующие КС-цепи 11.Стабильность частоты этого генератора невысока вследствии значительной температурной чувствительности постоянной времени и порога переклю чения.Наиболее близок к предлагаемому генератор прямоугольных импульсов на двух операционных усилителях, содержащий времязадающий мост, реэис тивные делители в цепях положительной обратной связи операционных усилителей,Принцип работы известного устройства основан на перезарядке конденсатора 2 3Переключение операционных усилителей в этом генераторе происходит в соответствии с величиной и полярностью напряжения на обкладках конденсатора, причем опорное напря жение задается реэистивными делителями в цепи обратной связи операционных усилителей и для нормальной работы последних должно иметь малую величину. Этот фактор определяет малую скорость изменения напряжения на обкладках конденсатора в момент опрокидывания операционных усилителей, а значит невысокую стабильность частоты следования генерируемых импульсов. Кроме того, генератор имеет недостаточные функциональные возможности, так как в нем не-. возможно электронное управления частотой.Цель изобретения - повышение стабильности частоты следования, выходшине управления и через третьи диоды соединеныс эмиттерами вторых дополнительных транзисторов. 2ных импульсов генератора и расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в генератор прямоугольных импульсов, содержащий два операционных усилителя, конденсатор, в котором выход каждого операционного усилителя через первый резистор подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усйлителя, к инвертирующему входу второго операционного усилителя и через соответствующие параллельно вклюЧенные. первый диод и второй резистор - к одной из обкладок конденсатора, при этом каждая обкладка конденсатора через второй диод подключена к соответствующему входу одного из операционных усилителей, неинвертирующий вход каждого из операционных усилителей через третий резистор соединен с общей шиной; дополнительно введены два транзистора, каждый из которых включен последовательно с вторым резистором, коллектор каждого транзистора соединен одной из обкладок конденсатора, эмиттер - с соответствующим вторым резистором, а базы транзисторов подключены к общей шине.Во втором варианте генератора прямоугольных импульсов повышенйг стабильности достигается тем, что к выходу каждого операционного уси. лителя через соответствующий второй диод подключен коллектором первый дополнительный транзистор, эмиттер которого через резистор подключен к первой шине питания, а база - к обкладке первого конденсатора и через соответствующий первый диод - к выходу другого операционного усилителя, коллекторкаждого первого дополнительного транзистора подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора, база каждого дополнительного транзистора соединена. с базойсоответствующего дополнительного транзистора, коллектор каждого второго дополнительного транзистора через резистор подключен к второй шине питания и через соответствующий второй конденсатор соединен с инвертирующим входом своего и неинвентирующим входом другого операционного усилителя, причем каждая из обкладок первого конденсатора подключена к коллектору соответствующего третьего дополнительного транзистора, эмиттер каждого из которых через соответствующий резистор подключен к второй шине питания, а база подключена к эмиттеру соответствующего второго дополнительного транзистора и через третий конденсатор - с базой.третьего дополнительного транзистора.В третьем варианте генератора прямоугольных импульсов повышение стабилизации частоты также достигается введением двух транзисторов, причем обкладки первого конденсатора подключены к эмиттерам транзисторов, коллекторы которых через резисторы соединены с шиной питания, а через разделительные конденса - торы - с инвертирующими входами операционных усилителей, базы транзисторов подключены к средней точке реэистивного делителя, включен- ного между шиной питания и общей шиной. В четвертом варианте генератора, прямоугольных импульсов повышение стабильности частоты достигается тем, что. выход каждого операционного усилителя через дополнительно введенные соответствующие параллельно включенные второй диод и четвертый резистор подключен к обкладкам второго конденсатора, причем к выходу каждого операционного усилителя первый и второй диоды подключены разноименными электродами, а к обкладкам первого.и второго конденса - тора - одноименными, кроме того, между каждой обкладкой одного конденсатора и противоположной относительно выходов операционных усилителей обкладкой другого конденсатора эмиттером и базой включен транзистор, коллектор которого через пятый резистор соединен с источником питания, а через третий конденсатор - с входом операционного усили 5 .1 О 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 теля, причем база транзистора соединена с катодом соответствующего второго диода, а коллектор - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен каноду этого же диода.В пятом варианте генератора импульсов повышение стабильности частоты и расширение функциональныхвозможностей достигается за счеттого, что катод каждого из первыхдиодов соединен с коллектором первого дополнительного транзистора,эмиттер которого через четвертыйрезистор подключен к выходу своегооперационного усилителя, базы обоих первых дополнительных транзисторов объединены и подключены к об 4щей шине, а коллектор каждого изних подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнительноготранзистора противоположного типапроводимости, коллектор которогочерез соответствующий резистор подключен к шине питания и через соответствующий второй конденсатор - кнеинвертирующему входу своего операционного усилителя, базы вторых дополнительных транзисторов соединены между собой через третий конденсатор, .через соответствующие вторыедиоды подключены к шине управленияи через третьи диоды соединены сэмиттерами вторых дополнительныхтранзисторов.На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, первый вариант; на фиг. 2 - то же, второйвариант; на фиг. 3 - то же; третийвариант; на фиг. 4 - то же, четвер"тый вариант; на фиг. 5 - то же, пятый вариант.Устройство по первому вариантусодержит операционные усилители1 и 2, конденсатор 3, первые резисторы 4 и 5, первые диоды 6 и 7, вто.рые резисторы 8 и,9, вторые диоды10 и 11, третьи резисторы 12 и 13,дополнительно введенные транзисторы14 и 15, клеммы 16 и 17 для подключения общей шины,Выход каждого иэ операционныхусилителей 1, 2 через соответствующий первый резистор 4, 5 подключенк неинвертирующему входу этого жеоперационного усилителя и к инвертирукйцему входу второго операционного усилителя и через соответст5 1вующие параллельно включенные первый диод 6, 7 и второй резистор8, 9 - к обкладке конденсатора 3.Каждая из обкладок конденсатора 3через второй диод 10, 1.1 подключена к соответствующему входу своегооперационного усилителя 1, 2. Неинвертирующий вход каждого иэ операционных усилителей через третийрезистор 12 или 13 соединен с общей шиной. Базы транзисторов 14, 15также подключены к общей шине, ихколлекторы - к обкладкам конденсатора 3, а эмиттеры - к вторым резисторам 8, 9.Импульсный генератор (второй вариант) содержит операционные усилители 18 и 19, первый конденсатор20, первые резисторы 21 и 22, первые диоды 23 и 24, вторые резисторы25 и 26, вторые диоды 27 и 28, первые дополнительные транзисторы 29и 30, первую шину питания 31, вторые дополнительные транзисторы 32и 33, вторую шину 34 питания, вторые конденсаторы 35 и 36, третьи дополнительные транзисторы 37 и 38,третий конденсатор 39, общую шину 40,Выход каждого из операционныхусилителей 18 и 19 через первый резистор соответственно 21 или 22 подключен к неинвертирующему входуэтого же операционного усилителяи через первый диод, соответственно 23 или 24, подключен к обкладкам первого конденсатора 20. Неинвертирующий вход каждого из операционных усилителей через соответствующий второй резистор 25 или 26подключен к общей шине 40. Кроме того, выход каждого иэ операционных усилителей 18, 19 через соответствующий второй диод 27 и 28 подключен к коллектору одного иэ вторых дополнительных транзисторов 29, 30, эмиттеры которых через резисторы подключены к первой шине питания, а базы подключены к обкладкам пер-. вого конденсатора 20 и через соответствующий первый диод 23 или 24 - к выходу другого операционного усилителя. Коллектор каждого из двух первых дополнительных транзисторов 29, 30 подключен к эмиттеру одного из двух вторых дополнительных транзисторов 32, 33, базы которых объединены с базами первых дополнитель 167705 6 35 5 10 15 20 25 30 40 45 50 ных транзисторов. Коллектор наяд,- го второго дополнительного транзистора через резистор подключен к второй шине питания 34 и через соот. ветствующий второй конденсатор 35 или 36 соединен с инвертирующим входом одного и неинвертирующим входом другого операционного усилителя. Каждая иэ обкладок первого конденсатора 20, подключена к эмиттеру соответствующего третьего дополнительного транзистора 37 или 38. Кол лектор каждого из двух третьих дополнительных транзисторов через соответствующий резистор подключен к второй шине 34 питания, а база соединена с эмиттером соответствующего второго дополнительного транзистора 32 и 33 ичерез третий конденсатор 39 - с базой третьего дополнительного транзистора.По третьему варианту генератор импульсов содержит два операционных усилителя 41, 42 первый конденсатор 43, первые резисторы 44, .45, диоды 46, 47, вторые резисторы 48, 49, третьи резисторы 50, 51, транзисторы 52, 53, общую ьлну 54, шину питания 55, разделительные конден. саторы 56, 57, резистивный делитель 58. Выходы операционных усилителей 41, 42 через первые резисторы 44, 45 подключены к неинвертирующим входам операционных усилителей, которые через третьи резисторы 50, 51 соединены с общей шиной 54.Кроме того, выход каждого операционного усилителя через параллельно включенные второй резистор, соответственно 48 или 49, и диод 46 или 47 подключены к обкладкам первого конденсатора 43, К этим же обкладкам подключены эмиттеры транзисторов, а их коллекторы через резисторы подключены к шине питания 55 и через разделительные конденсаторы 56, 57 подсоединены к инвертирующим входам операционных усилителей. Базы транзисторов объединены и подключены к средней точке делителя напряжения 58.По четвертому варианту устройство также содержит два операционных усилителя 59, 60, первые резисторы 61, 62, вторые резисторы 63, 64, первый конденсатор 65, первые диоды 66, 67, третьи резисторы 68, 69, вторые67705 8 11 диоцы 70, 71, четвертые резисторы 72, 73, второй конденсатор 74, транзисторы 75, 76, третьи конденсаторы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 77, 78, общую шину 79 и шину питания 80, пятые резисторы 81, 82. Выход каждого операционного усилителя соединены через соответствующий первый резистор 61 или 62 к своемунеинвертирующему входу, который всвою очередь через соответствующийтретий резистор 68 или 69 подключен к общей шине 79. Кроме того, выходкаждого операционного усилителя через параллельно включенные второйрезистор 63 или 64 и первый диод 66 или 67 подключены к разным обкладкам первого конденсатора 65, а также через параллельно соединенныечетвертый резистор 72 или 73 и второй диод 70 или 71 подключены к разным обкладкам второго конденсатора 74, которые подключены к базам транзисторов 75 и 76, эмиттеры которых подключены к противоположным обкладкам первого конденсатора 65, а коллекторы через резисторы 81 и 82 подключены к шине питания 80 и черезтретьи конденсаторы 77 и 78 соединены с неинвертирующими входами операционных усилителей 59 и 60, По пятому варианту устройство содержит два операционных .усилителя83, 84, первые резисторы 85, 86,вторые резисторы 87, 88, первыедиоды 89, 90, третьи резисторы 91,92, первый конденсатор 93, вторыеконденсаторы 94, 95, вторые диоды 96, 97, третьи диоды 98, 99, первые дополнительные транзисторы 100, 101, вторые дополнительные транзисторы 102, 103, общую шину 104, шину питания 105, шину управления 106. Выход каждого операционного усилителя соединен с анодом первого диода, соответственно 89 или 90, и через первый резистор 85 или 86 подключен к неинвертирующему входу этого же операционного усилителя и к инвертирующему входу другого операционного усилителя. Вход кажпого из операционных усилителей через соответствующий третий резистор 91, 92, соединен с общей шиной. Катод каждого иэ первых диодов соединен с коллектором соответствующего первого дополнительного транзистора 100 или 101, эмиттер которого через резистор 87 или 88 подключен к вьжоду своего операционного усилителя. Базы обоих первых дополнительных транзисторов объединены и подключены к общей шине 104. Коллектор каждого из них подключен к эмиттеру соответствующего второго дополнитель ного транзистора противоположного типа проводимости 102 или 103, коллектор которого через соответствующий резистор подключен к шине питания 105 и через соответствующий второй конденсатор 94 или 95 подсоединен к входу своего операционного усилителя. Базы вторых дополнительных транзисторов 102 и 103 соединены между собой через третий конденсатор 93, через вторые диоды 96, 97 - подключены к шине управления 106 и через третьи диоды 98, 99 соединены с эмиттерами вторых дополнительных транзисторов.Генератор импульсов по первому варианту работает следующим образом.Пусть на выходе операционного усилителя 1 установилось напряжение положительной полярности пример но равное напряжению питания, а на выходе операционного усилителя 2 - такое же отрицательное напряжение. Тогда конденсатор 3 заряжается через выход усилителя 1, диод 6, транзистор 15, резистор 9, выход усилителя 2, стремясь к напряжению примерно равному удвоенному напряжению питания.По мере заряда конденсатора 3 потенциал катода диода 11 уменьшает ся, стремясь к величине отрицательного напряжения питания. В момент времени, когда он станет более отрицательным, чем потенциал средней точки резистивного делителя в цепи обратной связи операционного усилителя 2, происходит переключение операционных усилителей.В дальнейшем конденсатор 3 перезаряжается через диод 7, транзистор 14, резистор 8, стремясь зарядиться до напряжения, равного удвоенному напряжению питания. Когда величина напряжения на конденсаторе достигнет максимальной величины, операционные усилители возвращаются в исходное состояние. Таким образом, процессы повторяются, и на выходе операционных усилителей формируются противофазные последовательнос1167705 9ти прямоугольных импульсов. Диоды 10, 11 предотвращают перенапряжение на входах операционных усилителей.Введение дополнительных транзисторов в цепи перезаряда конденсатора, включенных по схеме стабили затора тока, определяет постоянный ток заряда конденсатора, а значит линейный закон изменения напряжения на его обкладках. Это позволило 1 О значительно повысить стабильность временных параметров Формируемой импульсной последовательности. Физически это объясняется повышением крутизны времязадающего напряжения 15 в момент переключения операционных усилителей. Генератор импульсов по второму варианту работает аналогично с той 20 лишь разницей, что по мере перезаряда одного конденсатора изменяется потенциал его обкладки, что приводит к увеличению. зарядного тока, а значит и крутизны изменения потен циала обкладки другого. Это в свою очередь увеличивает зарядный ток, значит и крутизну изменения потенциала обкладки первого конденсатора И ТеДе 30Таким образом, по мере заряда конденсаторов ток заряда нарастает. Это определяет максимальную крутизну изменения потенциала на обкладках конденсаторов в момент опрокидывания схемы, что определяет высокую стабильность частоты генерирования.Аналогично работает гейератор импульсов по третьему варианту. 10По мере заряда конденсатора 43 потенциал эмиттера транзистора 52; увеличивается. В момент .времени, когда он достигнет величины опорного напряжения, транзистор 52 открывается и положительный скачок напря" жения с его коллектора через разделительный конденсатор 56, соединенный со входами операционных усили- телей вызовет опрокидывание последних. В дальнейшем конденсатор 43 перезаряжается через резистор 49, диод 46. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе достигнет величины порога опрокидывания, открывается транзистор 53 и.операционные усилители возвращаются в исходное состояние.Особенности работы генератора импульсов по четвертому варианту связаны с использованием в нем двойного КС-моста, обеспечивающего высокую скорость изменения напряжения на эмиттерных переходах транзистороц за счет встречного переэаряда конденсаторов 65 и 74 времязадающего КС-моста, что и обеспечивает увеличение стабильности частоты,Особенности работы генератора импульсов по пятому варианту связаны с возможностью управления частотой наряду с повышением стабильности и заключаются в том, что конденсатор 93 перезаряжается через диоды и генератор стабильного тока на транзисторах 100, 101 до уров" ня, определяемого напряжением на шине управления 106, что позволяет изменять частоту генерации путем изменения управляющего напряжения.