Генератор пилообразного напряжения

(19) ( ) 4(51) Н 03 К 3/335 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ общей, ервогобвктору зисной и тороготорой . ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим,В.И.Ульянова (Ленина)(56) Авторское свидетельство СССРВ 731564, кл. 3 03 К 3/335, 1974.Межотраслевой информационныйлисток ЦНТИ "Ин 4 юрмсвязь", 1%78,з 17, М., Изд-во ЦНИИС (прототип)(54)(57) ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОНАПРЯЖЕНИЯ, содераащий времязконденсатор, включенный маздуанной устройства и эмиттеромтранзистора, второй транзисторэа которого подключена к коллепервого транзистора, первый ртор включенный менду общей шточкой соединения коллектора ви базы первого транзисторов, врезистор, первый вывод которо соединен с виной шпания, третийрезистор, первый вывод которого соединен с общей анной устройства,о т л н ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расюирения частотного диапазона при одновременном повьивениистабильности работы, в него введеныповторитель тока, третий, четвертыйи пятый транзисторы, при этом эмиттер третьего транзистора подключенк второму выводу первого резисторабаза и коллектор " к второму выводувторого резистора, бвэа четвертоготранзистора соединена с базой третьего транзистора, эмиттер - с вторымвыводом третьего резистора, причемвход управленц повторителя токасоединен с коллектором четвертого,транзистора, вход питания - с винойпитания, а выход - с эюттером первого транзистора, эмнттер пятоготранзистора подключен к общей аннеустройства, база и коллектор соединены С базой второго транзистора,эмиттер которого соединен с общейанной устройства., 1156244Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики.Цель изобретения - расширение час"тотного диапазона генерации при од" новременном повышении стабильности работы.На фиг,1 изображена принципиальная электрическая схема устройства, 0 на фиг.2 - вольт-амперная характерис" тика, с помощью которой поясняется условие выбора рабочей точки аналога однопереходного транзистора (ОПТ) для осуществления автоколбательного,1 режима работы устройства.Схема устройства (фиг.1) содержит времяэадающий конденсатор 1, включенный между общей шиной устройства и эмиттером первого транзистора 2, 20 второй транЗистор 3, база которого подключена к коллектору первого транзистора 2, первый резистор 4, включенный между общей шиной и точкой соединения базы первого транзистора 25 2, коллектора второго транзистора 3 и эмиттера третьего транзистора 5, второй резистор 6, включенный между шиной питания и точкой соединения базы и коллектора третьего транзистора 5 с базой четвертого транзистора 7, третий резистор 8, включенный между,общей шиной и эмиттером четвертого транзистора 7, повторитель 9 тока, входом 10 управления соединенный с коллектором четвертого транзистора 7, входом 11 питания - с шиной питания, выходом 12 - с эмиттером первого транзистора 2, пятый транзистор 13, объединвнными базой и коллектором щ подключенный к базе второго транзистора З,эмиттером - к общей шине. Потенциальная обкладка времяэадающего кон - денсатораявляется выходомустройства.Устройство работает следующим об- фЗ разом.В момент подачи на схему напряжения питания конденсатор 1 полностью разряжен. Напряжение на базе второго транзистора 3 определяется падением 0 напряжения на первом резисторе 4 и равноЧ -(Е-Ч,)К,/(К 4+Кь)где Е - напряжение источника питаниями К и К - сопротивление первого 4 и 4второго 6 резисторов соответственноЧ - ладение напряжения на перехо.Ьде база-эмиттер третьего транзистора 5.Транзисторы 2 и 3 в этом случае заперты, поэтому конденсатор 1 заряжается током 1 с выхода 12 повторителя 9 тока. При условии, что коэф" фициент передачи тока повторителя 9 тока равен единице ток заряда 1 определяется следуяцим образом: Е - Чьэ 5 К 4г К +К 6 К 8(2) Когда в процессе заряда конденсатора 1 напряжение на нем достигает напряжения включения аналога ОПТ на транзисторах 2, 3 и 13, определяемого выражением Чвд-"Ч 4 Чьэге где Ч г - напряжение база-эмиттерпервого транзистора 2, транзисторная структура на транэис" торах 2, 3 и 13 открывается, и начинает.:я интенсивный разряд конденсатора 1. В процессе разряда конденсатора 1 потенциал коллектора второго транзистора 3 снижается и к моменту . окончания разряда конденсатора 1 близок к нулю. Поэтому ток заряда 1 снижается на один-два порядка. Следо. вательно, при достижении в процессе разряда конденсатора 1 напряжения на нем, соответствукщего напряжению выключения (фиг.2), транзисторная структура транзисторов 2, 3 и 13 запирается. Ток заряда 1 вновь определяется выражением (2), и описанные процессы повторяются.Автоколебания в схеме прототипа могут возникнуть при выполнении ус- ловия К ( (Е-Ч 8 И)/18 к 4 К(Е-Ч 8,/т,Первое. условие накладывает ограничение на минимальный ток заряда конденсатора 1, ниже которого авто- колебания не возникают, так как.рабочая точка ОПТ не попадает на участок 24 8где 1 =(Е-Ч ) /(К 4+К ) - ток делителянапряжения, образованногопервым 4 и вторым 6 резисторами и третьим транзистором 5,Кз - сопротивление третьего резистора 8.С учетом выражения для 1 д 1,2 можно представить в следукщем виде:3 11562отрицательного динамического сопро-тивления и не происходит лавинообраэ"ного отпирания транзисторов, составляющих структуру ОПТ. Второе неравенство ограничивает максимальный токзаряда, так как в этом случае рабочаяточка ОПТ попадает на участок положительного дифференциального сопротивления в области больших токов, и пос.ле разряда конденсатора 1 (С 1) ОПТ 1 дне запирается.,Цля генератора (фиг.1) практичес.ки существует ограничение, обусловленное первым неравенством, так какв процессе разряда конденсатора 1(фиг. 1) ток заряда практически снижается до нуля. В этом случае, изменяя сопротивление третьего резистора8, можно в широких пределах изменятьчастоту генерации генератора пилооб Оразного напряжения (фиг. 1), заходяв область значений тока заряда 1,на один-два порядка превышающее токзаряда в генераторе, выполненногопо схеме прототипа. 25Следовательно, достигнуто значительное расширение диапазона регули"рования частоты генерации предлагаемого генератора по сравнению с прототипом при неизменной емкости времяэадающего конденсатора,В схеме предлагаемого генератора из-эа того, что ток заряда 1, снижается ррактически до нуля, при любом значении еьвости времязадающего конденсатора 1 (фиг.1) транзисторная Поскольку ток разряда конденсатора 1 обусловлен малым динамическим сопротивлением открытой транзисторной структурытранэисторов 2, 3 и 13, 35 ток разряда всегда можно сделать мно. го больше тока заряда. Поэтому период колебаний предлагаемого генератора практически определяется временем заряда.46(Чекл Ъщ)С 43 1 игде Ч- минимальное напряжение наконденсаторе, соответствующее .напряжению выключенияОПТ,С- емкость конденсатора 1.Можно пожиь, что Ч "-Чу,Чз "-Ч , поэтомУ, испольэУЯ выражения (1) и (2) период колебаний ге- ЗОнератора может. быть определен какТ - КС 1, т.е. в первом приближениине зависит от напряжения питания.Этот эффект достигается тем, что напряжение включения структуры аналога ффОПТ и ток заряда определяются одними тем же делителем, Период колебанийгенератора, собранного по схеме про 44 4тотипа определяется следукщнм образом:Т" С =КС 1 -- эЕ-Чъф 1 кдЕ-Чт.е. существенно зависит от питающего напряжения. Практически некоторая зависимость частоты колебаний рассматриваемого генератора от изменения напряжения питания существует, но в области низких частот (до 50 кГц) относительное изменение частоты не превышает 0,43/В; В схеме прототипа. эта зависимость значительно сильнее и составляет 4-103/В, в диапазоне изменения напряжения 5-10 В. Следует также заметить, что схема устройст" ва (фнг,1) сохраняет работоспособность при напряжении питания Е 32 Ч при соответствующем выборе напряже 4Наличие в предлагаемом генераторе пилообразного напряжения пятого трав эистора 13 в диодном включении фактически приводит к снижению коэффициента передачи по току второго дан" зистора 3. Наряду с тем, что это приводит к расширению области отрицательного динамического сопротивления, уменьшается степень насыщения второго транзистора 3, уменьшается время рассасывания неосновных носителей в области его базы. За счет этого удается снизить время эапирания транзисторной структуры на транзисто" рах 2, 3 и 13. В результате, если период колебаний определить как Т+ +где й - время разряда конденсатораГ1 до напряжения выключения; Ч,ц,и- вРемя задержки выключениявторого транзистора 3, которое в предлагаемом устройстве может быть значительноменьше, чем в схеме прототипа.Кроме того, в схеме устройства по прототипу существует некоторая критическая емкость времязадающего конден" сатора, при которой колебания прекра. щаются из-за инерционности первого транзистора, обусловленной длительным процессом рассасывания неосновных носителей и области его базы,1156244 б нечное время рассасывания неосновны носителей в базе транзистора 3,структура транзисторов 2, 3 и 13способна запереФъся, несмотря на коиН Составитель А.Горбачеедактор Е.Конча ТехредС.Легеза Корректор С,Шекм Зак ППП "Патент", г.уагород, ул,Проектна 3194/54 Тирам 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035Иосква, В"35Раушская наб., д,4/5