Генератор высоковольтных импульсов напряжения ступенчатой формы

(7 1463 1 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ФФ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) П рноритет вв делан изебретеиий к вткрытнйДата опубликования описания 15.02.80(72) Авторы изобретения Г. П. Баженов и С. М. Чесноков Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР(54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫИзобретение относится к технике формирования электрических импульсов с существенно ограниченной крутизной фронта и может быль использовано в лазерной и ускорительной тех. нике, технике СВЧ, для управления быстродействующими электронно-оптическими затворами, 5 и преобразователями, для питания импульсных рентгеновских трубок и так далее.Известен генератор одиночных импульсов, содержащий формирующуюлинию, начало и конец1 О внутреннего проводника которой подключены к нагрузочному и согласующему сопротивлениям, а начало и конец внешнего проводника подключены к электроду коммутирующего уст. ройства, соединенному через ограничительное15 сопротивление с источником зарядного напряжения 1).Недостатком этого генератора является сложность независимого управления амплитудой и длительностью каждой иэ формируемых генера. тором ступеней импульса напряжения,Из известных устройств наиболее близким по технической сушности является генератор высоковольтных импульсов напряжения некри. тичный к величине нагрузки, содержащий коаксиальную линию, начало и конец внутреннегопроводника которой соединены вместе, подключены к одному иэ электродов коммутирующего устройства и через ограничительное сопротивление к источнику питания, произвольнуюи согласованную нагрузку, подключенные каждая к одному из концов внешнего провода фор.мирующей линии с одной стороны и к второмуэлектроду - с другой Г 2 3Недостатком этого устройства является то,что оно не позволяет получать непосредственноС выхода генератора импульсы напряжениявосходящей и нисходящей ступенчатой формы,а также импульсы типа "импульса с пъедесталом" с независимым управлением амплитудойи длительностью каждой ступени,Целью изобретения является обеспечение независимого управления амплитудой и длительностью импульсов,Указанная цель достигается тем, что в генераторе высоковольтных импульсов напряженияступенчатой формы некритичном к величиненагрузки, содержащем автономный источник пи3 7тания, формирующую лилию, начало и конецвнутреннего проводника которой соединенывместе и подключены к потенциальному элек.т 1 юду коммутирующего устройства,ачерез ог.рагичительный резистор к источнику питания,а такжепроизвольную и "согласованную нагруз-кй каждая из которых включена между соот"ветствующим концом внешнего проводника формирующей линии ивторым электродом коммутируюшего устройства, внешний проводникформирующей линий разделен на триотрезка,при этом концы крайних отрезков соединены" вместеи подключены к заземленному электро.дудополнительного коммутирующего устрой.ства, а концы среднего отрезка внешнего про.ВбдМсапоякпюченык второму электроду до полнительного коммутирующего устройства ичерез ограничительный резистор к автономному" источнику питания,На чертеже представлена структурная электри ческая схема генератора высоковольтных импульсов напряжения ступенчатой формы.Генератор содержит формирующую линию свнешниМ проводником, разделенным на три отрезка 1, 2, 3 и внутренним проводником 4,коммутирующее устройство 5, ограничительныйрезистор б, источник питания 7, согласованнуюнагрузку 8, коммутирующее устройство 9, ограничительный резистор 10, источник питани.11 и произвольную нагрузку 12.Генератора работает следующим образом.В исходном состоянии внешний проводник 2формирующей линии через резистор. 6, подключен к источнику питания 7, Его потенциал относительно "земли" равен О и недостаточендля самопроизвольного срабатывания управляе.мого коммутирующего устройства 5. Внутрен.ний проводник 4 формирующей линии черезрезистор 10 подключен к источнику питания 11.Его потенциал относительно "земли" равенО,и недостаточен для самопроизвольного сра.батывання коммутирующего устройства 9, спомощью которого произвольная нагрузка 12и согласованная нагрузка 8 подключаются ксоответствующим выводам генератора, Внешниепроводники 1, 3 формирующей лйнии находят.ся под потенциалом "земли". В зависимости отсоотношения электрических длин проводников 1,3, то есть от того с какого выхода генераторапроизводится запуск устройства 9 возможнытри режима работы генератора:1. Генерирование импульса с пьедесталом.В "этом "режиме электрическая длина проводника 1 формирующей линии должна быть больше электрической длины проводника 3 формирующей линии. Коммутирующее устройство 9настроено таким образом, чтобы самопроизволь.ное срабатывание этого устройства происходилопри превышении О на 20 - 30%. Напряжение 4631 4источника питания 7 устанавливается в соответствии с условием От ) (0,2 - 0,3) О Присрабатывании коммутирующего устройства 5на коммутирующее устройство 9 со стороныпроводника 3 формирующей линии поступаетимпульснапряжения амплитуда которого совместно с напряжением О достаточна длясрабатывания коммутирующего устройства 9и подключения таким образом согласованной о 18 и произвольной нагрузки 12 к соответствующим выходам генератора. При этом напроизвольную нагрузку 12 подается импульс спъедесталом. Длительность пъедестала опреде.ляется суммарной длиной проводников 1, 2 5 формирующей линии длительность импульсанад пьедесталом определяется длиной проводника 2 формирующей линии, Амплитуда напряжения пьедестала и импульса над пъедесталомопределяются амплитудой приложенного напряжения источника 11 и 7 соответственно. Поскольку нагрузка 8 согласована с волновым сопротивлением формирующих линий, отраженийв сторону:произвольной нагрузки 12 не будет25 2, Генерирование импульсов нисходящей ступенчатой формы, В этом режиме убираетсяпроводник 1 формирующей линии, и после сра.батывания коммутирующего устройства 5 импульс напряжения со стороны произвольной на- зО грузки 12 запускает устройство 9. При этом напроизвольную нагрузку 12 подается импульснапряжения нисходящей ступенчатой формы,Длительность импульса высоковольтной ступениопределяется длиной проводника 2 формируюЗ щей линии, а низковольтной ступени - длинойпроводника 3 формирующей линии. Амплитудавысоковольтной ступени определяется суммар.ной амплитудой напряжения источников 7 и11, низковольтной ступени, амплитудой напря жения источника 11.3, Генерирование импульсов восходящейступенчатой формы. В этом режиме убира.ется проводник 3 формирующей линии, ипосле срабатывания коммутирующего устройст ва 5 импульс напряжения со стороны согласованной нагрузки запускает коммутирующееустройство 9. При этом на произвольную нагрузку поступает импульс напряжения восходящей ступенчатой формы, Длительность низко- Ю вольтной ступени импульса напряжения определяется длиной проводника 1 формирующейлинии. Длительность высоковольтной ступениимпульса напряжения определяется длиной про.водника 2 формирующей линии. Амплитуда вы соковольтной ступени определяется суммарнымнапряжением источников 7 и 11, а низковольтной - источником питания 1.Возможны и другие рсжимы работы генера.тора высоковольтных импульсов напряжения5 71 ступенчатой формы некритичного к величине нагрузки, которые не выходят.за рамки.дан. ного изобретения.Использование дополнительного уровня на. пряжения позволило получать импульсы напряжения ступенчатой формы, что невозможно с помощью прототипа. При этом расширился диапазон применения данного генератора.Формула изобретенияГенератор высоковольтных импульсов напряжения ступенчатой формы некритичный к вели. чине нагрузки, содержащий автономный источник питания, формирующую линию, начало и конец внутреннего проводника которой соеди. иены вместе и подключены к потенциальному электроду коммутирующего устройства, а через ограничительный резистор к источнику пита. ния, а также произвольную и согласованную на 4631грузки, каждая из которых включена междусоответствующим концом внешнего проводни.ка формирующей линии и вторым электродомкоммутирующего устройства, о т л и ч а ющи и ся тем, что, с целью независимого управления амплитудой и длительностью импульсов, внешний проводник формирующей линииразделен на три отрезка, при этом концы край.них отрезков соединены вместе и подключены10 к заземленному электроду дополнительиогокоммутирующего устройства, а концы средне.го отрезка внешнего проводника подключены квторому электроду дополнительного коммути.рующего устройства и через ограничительный15 резистор к автономному источнику питания,Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 122825,кл. Н 03 К 3/53, 1959.20 2. Журнал "Приборы и техника эксперимента Иф 2, стр. 91 - 93, 1972 (прототип),Составитель Г. Смероведактор Л. Гельфман Техред 3. Фанта Коррек акаренко дписно 4иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна. Заказ 9312/59 Тираж 995 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5