Программируемая линия задержки

ФСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 Н 03 Н 7/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ж Сл ОО од ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЪТИЙ(56) Мелешко Е. А., Митин А. А. Измерительные генераторы в ядерной электронике. М., Атомиздат, 981, с, 192 - 194.2. Управляемая линия задержки - узлы 43 202, 4 Н 224 генератора Т 1 в 42. Техническое описание фирмы Таеда 1 еп 1 идцМгу Со. Нд, Япония.3. Авторское свидетельство СССР по заявке3282049, кл. Н 03 Н 7/30, 16.04,81 (прототип).(54) (57) ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ, содержащая соединенные между входной и выходной шинами согласуюшие усилители с последовательно включенными чередуюшимися п и в ячейками между ними, каждая ячейка содержит три резистора и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая ветвь состоит из включенных встречно двух диодов, а вторая - из включенных аналогично первой ветви двух диодов с элеменюм задержки между ними, при этом в гпФ ЯО 1019589 А ячейках диоды включены встречно анодами, а в п ячейках - встречно катодами, первый и второй резисторы гп ячеек соединены первым выводом с шиной отрицательного напряжения, а и ячеек - с шиной положительного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения искажений задерживаемого импульсного сигнала переменной длительности и скважности, в каждой ячейке введены соединенный входом с входом управления ячейки согласуюцей элемент и два транзистора, соединенныс коллектором первого с входом элемента задержки и вторым выводом первого резистора. коллектором второго - с точкой встречного включения диодов первой ветви и вторым выводом второго резистора, в ги ячейках транзисторы взяты р - п - р типа и базой соединены соответственно первый с инверсным выходом, а второй с прямым выходом согласуюшего элемента, а эмиттерами через третий резистор с шиной положительного напряжения, в и ячейках транзисторы взяты и - р - и типа и базой соединены соответтвенно первый с прямым выходом, второй с инверсным выходом согласуюшего элемента, а эмиттерами через третий резистор - с шиной отрицательного напряжения.Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано для задержки импульсных сигналов в приборахформирования длительности и временногосдвига импульсов.Известны управляемые линии задержки,использующие набор элементов задержки,подключаемых в цепь передачи сигналов спомощью электромеханических или механических элементов коммутации 1,Недостаток этих устройств - невысокаянадежность.Известна управляемая линия задержки,которая содержит на входе и выходе посогласующему усилителю с последовательно соединенными и ячейками задержки между ними. Подключение элемента задержкив ячейке производится полупроводниковымидиодами, управляемыми током, задаваемымна них через высокочастотные дроссели ирезисторы 2 .Недостатки устройства - ограниченнаяполоса пропускания за счет несогласованности элементов задержки ячеек между собой из-за паразитных емкостей элементов,установленных на стыках ячеек, искажениясигнала при работе устройства с длительностью этого сигнала, соизмеримой с индуктивной постоянной времени, определяемой высокочастотными дросселями и ограничивающими ток через диоды резисторами, а также искажения при передаче сигнала переменной скважности, например серийимпульсов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являетсяуправляемая линия задержки, содержащаявключенные между согласующими усилителями чередующиеся т и и - ги ячейки задержки, состоящие из элемента задержки,диодов, переключателя, резисторов и дросселей, обеспечивающих задание тока черездиоды и включение их в проводящее состояние 3,Недостатком устройства является искажение задерживаемого сигнала ири его длительности, соизмеримой с индуктивной постоянной времени, определяемой высокочастотными дросселями и ограничивающимиток через диоды резисторами. Эти искажения будут иметь место также при передачесигнала переменной скважности, напримерпри передаче пачек импульсов с переменнойдлиной пачки и периода повторения импульсов в ней.Цель изобретения - уменьшение искажений задерживаемого импульсного сигнала переменной длительности и скважности. Поставленная цель достигается тем, что в программируемую линию задержки, содержащую соединенные между входной и выходной шинами согласующие усилители с последовательно включенными чередующимися и и ги ячейками между ними, каж 30 3540 45 50 5 1 Р 15 20 25 дая ячейка содержит три резистора и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая ветвь состоит из включенных встречно двух диодов, а вторая - из включенных аналогично первой ветви двух диодов с элементом задержки между ними, при этом в и ячейках диоды включены встречно анодами, а в и ячейках - встречно катодами, первый и второй резисторы пт ячеек соединены первым выводом с шиной отрицательного напряжения, а и ячеек - с шиной положительного напряжения, в каждой ячейке введены соединенный входом с входом управления ячейки согласующий элемент и два транзистора, соединенные коллектором первого с входом элемента задержки и вторым выводом первого резистора, коллектором второго в точкой встречного включения диодов первой ветви и вторым выводом второго резистора, в гп ячейках транзисторы взяты р - п - р типа и базой соединены соответственно первый с инверсным выходом, второй с прямым выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор с шиной положительного напряжения, в и ячейках транзисторы взяты и - р - и типа и базой соединены соответственно первый с прямым выходом, второй с инверсным выходом согласующего элемента, а эмиттерами через третий резистор - с шиной отрицательного напряжения. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Программируемая линия задержки содержит соединенные между входной и выходной шинами согласующие усилители 1 и 2 с последовательно включенными чередующимися т 3 и и 4 - 1 - : 4 - 1 - К ячейками между ними, каждая ячейка содержит три резистора 5 - 7 и две параллельные ветви, включенные между ее входом и выходом, первая втевь состоит из включенных встречно двух 8 и 9 диодов, а вторая - из вклю. ченных аналогично первой ветви двух диодов 10 и 11 с элементом 12 задержки между ними.В и ячейках 3 диоды 8 - 11 включены встречно анодами, а в и ячейках 4 - 1 4 - К - встречно катодами.Первый 5 и.второй 6 резисторы гп ячеек 3 соединены первым выводом с шиной 13 отрицательного напряжения, а и ячеек 4 - 1+4 - К - с шиной 14 положительного напряжения.В каждой ячейке введены соединенный входом с входом 15 управления ячейкой сог ласующий элемент 16 и два транзистора 1 и 18, соединенные коллектором первого транзистора 17 с входом элемента 12 задержки и вторым выводом первого резистора 5, коллектором второго транзистора 18 - с точкой встречного включения диодов 8 и 9 первой ветви и вторым выводом второго реззистора 6, в т ячейках 3 транзисторы 17 и 18 взяты р - п - р типа и базой соединены соответственно первый 17 с инверсным выходом, второй 18 с прямым выходом согласующего элемента 16, а эмиттерами через третий резистор 7 - с шиной 14 положи- тельного напряжения, в и ячейках (4 - 1 - .4 - К) транзисторы 17 и 18 взяты и - р - и типа и базой соединены соответственной первый 17 с прямым выходом, второй 18 с инверсным выходом согласующего элемента 16, а эмиттерами через третий резистор 7 - с шиной 13 отрицательного напряжения.Каждая ячейка 3 и 4 - 1 - : 4 - К управляется сигналом, поступающим на ее вход 15 управления. Этот сигнал управления может быть произвольным и соответствует элементной базе объекта, от которого про изводится управление предлагаемым устройствомНазначение согласующих элементов 16- согласование сигнала управления с характеристиками переключателя тока, выполненного в ячейках 3 и 4 в 1+4 в на транзисторах 17 и 18 и третьем резисторе 7.Будем считать, что управление ведется некоторыми, потенциальными сигналами, один из которых соответствует уровню Логический нуль, а другой - уровню Логическая единица. На прямом и инверсном выходах согласующего элемента 16 ячеек 3 и 4 - 1 в : 4 - К при подаче на его вход уровня Логический нуль будут возникать напряжения соответственно -11 и +11, а при подаче уровня Логическая единица - соответственно + 11 и -У.Рассмотрим работу устройства при поступлении сигнала управления уровнем Логический нуль на вход управления 15 всех ячеек, т. е, управляющий код имеет вид 0000.В и ячейках 4 - 1 - 4 - К напряжением с инверсного выхода согласующего элемента 16 обеспечивается активный режим второго транзистора 18 и запирается первый транзистор 17.Коллекторный ток второго транзистора 18 определяется следующим соотношением1 э 6 -и= где Оэ - напряжение на переходе эмиттербаза второго транзистора 18 в рабочей точке;Е, - напряжение на шине 13 отрицательного напряжения;- величина сопротивления третьего резистора 7,Первый транзистор 17 запирается напряжением, равным алгебраической сумме напряжений с прямого выхода согласующего элемента 16, третьего резистора 7 и с шины 13 отрицательного напряжения. Напряжение на его коллекторе близко к на 5 о 15 20 25 пряжению с шины 4 положительного напряжения. Этим напряжением запираются диоды 10 и1 второй ветви,В гп ячейках 3 напряжением с прямого выхода согласующего элемента 16 обеспечивается активный режим второго транзистора 18 и запирается первый транзистор 17.Коллекторный ток второго транзистора 18 определяется следующим соотношением1 эбфГг1 м-( ----- )кргде Е - напряжение на шине 14 положи 2тельного напряжения.Знак минус говорит о противоположном направлении этого тока т ячеек 3 току и ячеек 4 - 1 - ; 4 - К.Первый транзистор 17 запирается напряжением, равным алгебраической сумме напряжений с инверсного выхода согласующего элемента 16, третьего резистора 7 и с шины 14 положительного напряжения. Напряжение на его коллекторе близко к напряжению с шины 13 отрицательного напряжения. Этим напряжением запираются диоды 10 и 11 второй ветви. Транзисторы ячеек З.и 4 - 1 - 4 - К в активном режиме работают как генератор тока с большим (десятки килоом) внутренним сопротив. ление м. Режим работы ячеек выбирается таким,30 что 1=1,Коллекторный ток второго транзистора18 п 1 ячеек 3 в точке соединения анодовдиодов 8 и 9 первой ветви разветвляетсяна два тока: левый - через диод 8 первойветви т ячейки 3, диод 9 первой ветви предыдущей и ячейки 4 - 1 - 4 - К, коллекторвторого транзистора 18 этой ячейки; правый - через диод 9 первой ветви т ячейки3, диод 8 первой ветви последующей п ячейки 4 в 1-: 4 - К, коллектор второго транзисто 40 ра 18 этой ячейки.,Чевая и правая составляющая коллекторного тока приблизительно равны и в сум.ме дают ток коллектора транзистора, стоящего в активном режиме, каждой ячейкиЗи 4 - 1 - :4 - К.45,Чевая составляющая тока первой ячейки замыкается на выходное сопротивлениесогласующего усилителя 1, а правая составляющая тока последней ячейки замыкаетсяна входное сопротивление согласующего усилителя 2.Благодаря разветвлению коллекторноготока на левую и правую составляющие вседиоды 8 и 9 первой ветви ячеек 3 и 4 - 1 - :4 - К находятся в проводящем состоянии.Сопротивление на участке от выхода согласующего усилителя 1 до входа согласующего усилителя 2 равно сумме сопротивленийоткрытых диодов 8 и 9. При использованииспециальных коммутационных диодов, на1019589 5пример типа КД 409 А, оно составляет единицы ом.Задержка поданного на входную шину импульсного сигнала равна начальной задержке устройства и в первом приближении равна сумме задержек согласующих усилителей 1 и 2.Рассмотрим работу устройства при поступлении сигнала управления уровнем Логическая единица на вход 15 управления всех ячеек 3 и 4 вв ; К - К, т. е. управляю щий код имеет вид 1111.В этом случае, аналогично рассмотренному ранее для кода 0000, первые транзисторы 17 в ячейках 3 и 4 - 1 - ; 4 - К переведутся в активный режим, а вторые транзисторы 18 выключатся и на их коллекторах появится напряжение с соответствующих шин 13 и 14, которым закроются диоды 8 и 9 первой ветви. Диоды 10 и 11 второй ветви окажутся в проводящем состоянии за счет разветвления коллекторного тока первого транзистора 17 ячеек 3, 4 - 1 в "4 - К, аналогично описанному для второго транзистора 18.Сопротивление на участке от выхода согласующего усилителя 1 до входа согласующего усилителя 2 равно сумме сопротивле ний открытых диодов 10 и 11 и составляет единицы ом.Задержка поданного на входную шину импульсного сигнала равна сумме начальной задержки устройства и задержек элемента 12 задержки всех ячеек 3 и 4 - 1 4 - К.При произвольном значении управляющего входа в тех ячейках 3 и 4 - 1 - 4 - К, на которые поступает сигнал управления уровнем Логический нуль, включатся диоды 8 и 9 первой ветви, а на которые поступает сигнал управления уровнем Логическая единица, включатся диоды 10 и 11 второй ветви, и последовательно в цепь передачи сигнала подключится элемент 12 задержки. 40Задержка поданного на входную шину импульсного сигнала равна сумме начальной задержки устройства и задержек элемента 12 задержки тех ячеек 3 и 4 - 1 - ; 4 - К, на которые поступил сигнал управления уровнем Логическая единица.45Выбирая величину задержки в элементе 12 задержки в соответствии с весовыми коэффициентами разрядов управляющего ячейками 3 и 4 - 1 - ;4 - К кода, получают задержку выходного сигнала, пропорциональную этому коду.Например, при пятиразрядном управляющем коде и весе младшего разряда этого кода, равном 1 нс, элемент 12 задержки в ячейках задержки должен иметь следующие значения: 1; 2; 4; 8; 16 нс. В этом случае будет обеспечено задание задержки в устройстве до 31 нс с дискретностью 1 нс.Согласующие усилители 1 и 2 обеспечивают согласование источника входного сигнала и нагрузки с ячейками 3 и 4 - 1 - ; 4 - К,В предлагаемом устройстве исключены высокочастотные дроссели, обеспечивающие в известном устройстве развязку цепей управления от тракта передачи задерживаемого сигнала.Развязка в предлагаемом устройстве обеспечивается за счет высокого (десятки килоом) внутреннего сопротивления генератора тока, образованного включаемым в активный режим первым 17 или вторым 18 транзистором ячеек 3 и 4 - 1 - ;4 - К. Влияние на тракт передачи задерживаемого сигнала емкости коллекторного перехода транзистора может быть сведено к минимуму при использовании высокочастотных транзисторов со значениями этих емкостей в единицы пикофарад,Таким образом, в предлагаемом устройстве исключены индуктивности и сведены к пренебрежимой величине емкости, подключаемые параллельно тракту передачи задерживаемого сигнала, что позволяет существенно уменьшить искажения этого сигнала при его переменной длительности и скважности. Предлагаемое устройство легко поддается миниатюризации, так как искажены крупногабаритные элементы - высокочастотные дроссели. Элементы 12 задержки могут быть в микрополосковом исполнении, а усилители 1 и 2, элементы 16, транзисторы 17 и 18 и диоды 8 - 11 - в оескорпусном испол нении, резисторы выполнены по тонкопленочной технологии на общей для всего уст. ройства подложке. Такое исполнение позволяет улучшить как электрические, так и конструктивно-технологические характеристики устройства в целом.Составитель И. Радько Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор Г. Огар Заказ 3724/5 Тираж 936 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4